(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 20221079137 7.8 (22)申请日 2022.07.05 (71)申请人 浙江师范大学 地址 321004 浙江省金华市 婺城区迎宾大 道688号 (72)发明人 凌强　王鑫玉　陈达如　郁张维　 陈海云　管祖光　邵杰　 (74)专利代理 机构 杭州求是专利事务所有限公 司 33200 专利代理师 忻明年 (51)Int.Cl. G01D 5/353(2006.01) G01D 21/02(2006.01) G02B 6/02(2006.01) G02B 6/255(2006.01) (54)发明名称 基于组合式特种光纤的光纤光栅双参量传 感器及装置 (57)摘要 本发明公开了一种基于组合式特种光纤的 光纤光栅双参量传感器及装置。 本发 明中的光纤 光栅双参量传感器， 包括多 段七芯光纤和光敏光 纤， 其中相邻七芯光纤段之间熔接有光敏光纤， 位于相邻七芯光纤段之间的某一段光敏光纤加 工成光纤布拉格光栅。 传感装置中的宽带光源的 输出端口与第一段单模光纤的一端相连接； 第一 段单模光纤的另一端与光纤光栅双参量传感器 的一端连接； 光纤光栅双参量传感器的另一端与 第二段单模光纤一端 连接； 第二段单模光纤的另 一端与光谱仪输入端口相接。 本发 明中组合式光 纤光栅光谱中呈现两个谐振峰， 通过两个谐振峰 的解调能够同时实现弯曲和温度的测量， 本发明 具有抗电磁干扰、 结构紧凑、 灵敏度高、 价格低廉 等优势。 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 CN 115235517 A 2022.10.25 CN 115235517 A 1.基于组合式特种光纤的光纤光栅双参量传感器， 其特征在于： 包括多段七芯光纤和 光敏光纤， 其中相邻七芯光纤段之间熔接有光敏光纤， 位于相邻七芯光纤段之间的某一段 光敏光纤加工成光纤布拉格光 栅。 2.一种权利要求1所述的光纤光 栅双参量传感器制作方法， 其特 征在于： 使用熔接 机熔接端面平整的单模光纤和七芯光纤； 在显微观测系统的观测下， 使用切割刀切割七芯光纤； 使用熔接 机熔接七芯光纤另一端与光敏光纤； 在显微观测系统的观测下， 使用切割刀切割光敏光纤， 至此获得单一周期的长周期光 纤光栅； 重复上述 步骤n次， 获得周期数为 n的长周期光纤光 栅； 使用深紫外激光器输出紫外光， 通过相位掩模板照射任一段光敏光纤， 形成光纤布拉 格光栅。 3.一种光纤光栅双参量传感装置， 包括宽带光源、 光谱仪以及权利要求1所述的光纤光 栅双参量传感器， 其特 征在于： 宽带光源的输出端口与第 一段单模光纤的一端相连接； 第 一段单模光纤的另一端与光 纤光栅双参量传感器的一端连接； 光纤光栅双参量传感器的另一端与第二段单模光纤一端 连接； 第二段 单模光纤的另一端与光谱仪的单模光纤输入端口相接； 通过光谱仪监测到的两个谐振峰中心波长变化量获得弯曲和温度变化量， 所述的两个 谐振峰中心波长变化量中的一个来源于长周期光纤光栅， 另一个来源于光纤布拉格光栅， 所述的长周期光纤光 栅由一段七芯光纤和一段光敏光纤组成。 4.根据权利要求3所述的一种光纤光栅双参量传感装置， 其特征在于： 每段七芯光纤长 度为225 μm， 光敏光纤长度为 400 μm。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115235517 A 2基于组合式特种光纤的光纤光 栅双参量传感器及装 置 技术领域 [0001]本发明涉及 光纤光栅传感技术领域， 具体涉及一种基于 组合式特种光纤的光纤光 栅双参量传感器实现弯曲和温度同时测量的装置 。 背景技术 [0002]光纤传感器以其体积小、 灵敏度高、 结构简单、 抗电磁干扰等优点广泛应用于各种 环境参数检测， 如： 温度、 应变、 弯曲、 扭转和环境折射率等。 其中， 光纤弯曲传感器在航空航 天、 机械和建筑结构健康检测等领域 都具有重要意义。 在复杂的实际测量环境下， 对单一弯 曲变化的测量无法满足测量需求， 例如环境温度变化所带来的交叉敏感问题限制了传感器 的应用， 因此， 需要设计并制作一种能够实现弯曲和温度测量的光纤传感器件。 [0003]光纤光栅传感器是光纤传感器中最为成熟的类型之一， 相比较于干涉型光纤传感 器而言， 具有灵敏度高、 结构多样化、 稳定性高等优点。 目前， 限制光纤光栅传感器的应用主 要有两个方面， 一方面是光纤光栅的制作手段， 如常见的光栅制作手段， 紫外曝光法、 飞秒 激光器刻蚀法和CO2激光器逐点写制法等都存在制作设备价格高昂的问题； 另一方面是不 同环境参量间的交叉问题， 特别是在弯曲测量过程中， 温度所 带来的干扰。 发明内容 [0004]为了解决上述技术问题， 提供制作成本低廉、 结构紧凑， 且可实现弯曲和温度同时 测量的传感方法， 本发明提出了一种基于组合式特种光纤的光纤光栅双参量传感器以及传 感装置， 以实现弯曲和温度的同时测量。 [0005]本发明的一方面提供了一种基于组合式特种光纤的光纤光栅双 参量传感器， 包括 多段七芯光纤和光敏光纤， 其中相邻七芯光纤段之间熔接有光敏光纤， 位于相邻七芯光纤 段之间的某一段光敏光纤加工成光纤布拉格光 栅。 [0006]本发明的另一方面提供了一种上述光纤光栅双参量传感器制作方法， 包括以下步 骤： [0007]使用熔接 机熔接端面平整的单模光纤和七芯光纤； [0008]在显微观测系统的观测下， 使用切割刀切割七芯光纤； [0009]使用熔接 机熔接七芯光纤另一端与光敏光纤； [0010]在显微观测系统的观测下， 使用切割刀切割光敏光纤， 至此获得单一周期的长周 期光纤光 栅； [0011]重复上述 步骤n次， 获得周期数为 n的长周期光纤光 栅； [0012]使用深紫外激光器输出紫外光， 通过相位掩模板照射任一段光敏光纤， 形成光纤 布拉格光 栅。 [0013]本发明的再一方面提供了一种光纤光栅双参量传感装置， 包括宽带光源、 光谱仪 以及光纤光 栅双参量传感器； [0014]宽带光源的输出端口与第一段单模光纤的一端相连接； 第一段单模光纤的另一端说　明　书 1/4 页 3 CN 115235517 A 3