CN102445159A - 一种反射带宽对温度变化不敏感的应变传感器的制作方法 - Google Patents

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周倩
宁提纲
许丽丽
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Abstract

一种反射带宽对温度变化不敏感的应变传感器的制作方法，涉及光纤传感领域。解决了光纤光栅传感中温度-应变交叉敏感问题。该制作方法包括：将普通单模光纤进行载氢处理，成为增敏光纤；在增敏光纤中写入均匀布拉格光纤光栅；将均匀布拉格光纤光栅放置在恒温箱中进行退火处理；将容器盛满氢氟酸溶液放置在轮子的下面；将退火后的均匀布拉格光纤光栅一端固定在轮子上；将均匀布拉格光纤光栅完全垂直放入氢氟酸溶液中，使其刚没过氢氟酸溶液的液面，用步进电源给步进电机驱动器供电，步进电机带动轮子匀速运动，将均匀布拉格光纤光栅从氢氟酸溶液中拉出；将拉出的均匀布拉格光纤光栅迅速用清水冲洗干净，制成反射带宽对温度变化不敏感的应变传感器。

Description

一种反射带宽对温度变化不敏感的应变传感器的制作方法
技术领域
本发明涉及一种反射带宽对温度变化不敏感的应变传感器的制作方法，适用于光纤传感技术、民用工程、轨道交通等领域。
背景技术
光纤光栅传感器除了具有光纤传感器的许多优点外，还有一些明显优于其他光纤传感器的地方。它是作为一种光谱分离与光波长选择的器件，测量信号不受弯曲损耗、连接损耗、光源起伏和测量仪器老化等因素的影响；避免了干涉型光纤传感器相位测量模糊不清等问题；可以在一根光纤中串接多个光纤光栅，同时得到几个测量目标的信息，并可实现准分布式测量。
但是，应变与温度对光纤光栅的作用是耦合的，光纤光栅对温度和应变都是敏感的，温度的变化和应变都能导致光纤光栅反射光的中心波长漂移，当光纤光栅用于传感测量时，很难区分它们各自所引起的反射中心波长的变化，产生交叉敏感的问题。因此，解决应变与温度的交叉敏感问题一直是伴随光纤光栅传感技术发展的研究热点。
针对这一问题，已报道了许多解决方案，如参考光栅法，双周期光纤布拉格光栅法，长周期光纤光栅/光纤Bragg光栅融合法，不同聚合物封装法，不同包层直径法等，这些方法的基本思路都是基于温度补偿和温度、应变双参数同时测量这两种思想。这些方案有一个共同的缺点，即需要采用两个或两个以上的光栅组合来克服交叉敏感问题，在增大了光栅制作工艺方面难度的同时也增加了成本；另外，某些方案还需要多个解调光源，极大限制了光纤光栅传感器的工程应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是解决光纤光栅传感中存在的温度-应变交叉敏感问题，提出一种反射带宽对温度变化不敏感的应变传感器的制作方法，实现对温度变化不敏感的应变传感测量。
本发明的技术方案：
一种反射带宽对温度变化不敏感的应变传感器的制作方法，该制作方法包括如下步骤：
步骤一将普通单模光纤进行载氢处理，成为增敏光纤；
步骤二在增敏光纤中部写入均匀布拉格光纤光栅，写入的均匀布拉格光纤光栅的长度为L＝1～14cm；
步骤三将均匀布拉格光纤光栅放置在恒温箱中进行退火处理；
步骤四将容器盛满浓度的质量百分比为40％～50％的氢氟酸溶液放置在轮子的下面；
步骤五将退火后的均匀布拉格光纤光栅一端的增敏光纤固定在连接在步进电机轴上的轮子上；
步骤六将固定在连接在步进电机轴上的轮子上的均匀布拉格光纤光栅完全垂直放入氢氟酸溶液中，使均匀布拉格光纤光栅刚没过氢氟酸溶液的液面，用步进电源给步进电机驱动器供电，步进电机带动轮子以πD/L的转速匀速运动，将均匀布拉格光纤光栅从氢氟酸溶液中拉出，D为轮子的直径，L为写入的均匀布拉格光纤光栅的长度；
步骤七将拉出的均匀布拉格光纤光栅迅速用清水冲洗干净，制成反射带宽对温度变化不敏感的应变传感器。
本发明的有益效果：本发明提出的温度变化不敏感的光纤光栅应变传感器，结构简单，易于实现；该应变传感器能分辨出应变和温度所分别引起的被测量的物理量的变化，解决了交叉敏感的问题。
附图说明
图1一种反射带宽对温度变化不敏感的应变传感器的制作方法装置示意图。
图2一种反射带宽对温度变化不敏感的应变传感器结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。
一种反射带宽对温度变化不敏感的应变传感器的制作方法，该制作方法包括如下步骤：
步骤一将普通单模光纤进行载氢处理，成为增敏光纤；
步骤二在增敏光纤中部写入均匀布拉格光纤光栅7，写入的均匀布拉格光纤光栅7的长度为L＝1～14cm；
步骤三将均匀布拉格光纤光栅7放置在恒温箱中，以120℃或150℃或120℃～150℃的任意温度进行退火处理；
步骤四将容器5盛满浓度的质量百分比为40％或50％或40％～50％中间任意值的氢氟酸溶液6放置在轮子4的下面；
步骤五将退火后的均匀布拉格光纤光栅7一端的增敏光纤固定在连接在步进电机轴上的轮子4上；
步骤六将固定在连接在步进电机轴上的轮子4上的均匀布拉格光纤光栅7完全垂直放入氢氟酸溶液6中，使均匀布拉格光纤光栅7刚没过氢氟酸溶液6的液面，用步进电源1给步进电机驱动器2供电，步进电机3带动轮子4以πD/L的转速匀速运动，将均匀布拉格光纤光栅7从氢氟酸溶液6中拉出，D为轮子4的直径，L为写入的均匀布拉格光纤光栅7的长度；
步骤七将拉出的均匀布拉格光纤光栅7迅速用清水冲洗干净，制成反射带宽对温度变化不敏感的应变传感器。
步骤七制成的反射带宽对温度变化不敏感的应变传感器沿着其轴向的截面呈锥形变化，如图2所示。
一种反射带宽对温度变化不敏感的应变传感器的制作方法使用的制作装置，如图1所示。
该制作装置包括步进电源1、步进电机驱动器2、步进电机3、轮子4、容器5、氢氟酸溶液6，容器5由塑料制成。
上述各部分之间的连接：
步进电源1与步进电机的驱动器2连接，步进电机的轴与轮子4连接。
本发明所使用的器件均为市售器件。

Claims (1)

1.一种反射带宽对温度变化不敏感的应变传感器的制作方法，其特征在于：
该制作方法包括如下步骤：
步骤一将普通单模光纤进行载氢处理，成为增敏光纤；
步骤二在增敏光纤中部写入均匀布拉格光纤光栅(7)，写入的均匀布拉格光纤光栅(7)的长度为L＝1～14cm；
步骤三将均匀布拉格光纤光栅(7)放置在恒温箱中进行退火处理；
步骤四将容器(5)盛满浓度的质量百分比为40％～50％的氢氟酸溶液(6)放置在轮子(4)的下面；
步骤五将退火后的均匀布拉格光纤光栅(7)一端的增敏光纤固定在连接在步进电机轴上的轮子(4)上；
步骤六将固定在连接在步进电机轴上的轮子(4)上的均匀布拉格光纤光栅(7)完全垂直放入氢氟酸溶液(6)中，使均匀布拉格光纤光栅(7)刚没过氢氟酸溶液(6)的液面，用步进电源(1)给步进电机驱动器(2)供电，步进电机(3)带动轮子(4)以πD/L的转速匀速运动，将均匀布拉格光纤光栅(7)从氢氟酸溶液(6)中拉出，D为轮子(4)的直径，L为写入的均匀布拉格光纤光栅(7)的长度；
步骤七将拉出的均匀布拉格光纤光栅(7)迅速用清水冲洗干净，制成反射带宽对温度变化不敏感的应变传感器。
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C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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