基本信息
- 项目名称：
- 实用新型传感器--基于侧边抛磨光纤光栅的多参量传感器
- 来源：
- 第十一届“挑战杯”国赛作品
- 小类：
- 信息技术
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 一种新型的光纤折射率传感器被提出，并被实验验证。该传感器基于由轮式侧边抛磨法加工而成的侧边抛磨光纤光栅，通过将折射率液覆盖一部分抛磨区的方法在一根光纤光栅上获得两个布拉格反射峰。这两个布拉格反射峰差值与覆盖材料折射率有关，而与光纤光栅所受应力与环境温度无关，因此用这二个布拉格反射峰差值作为测量量对折射率测量，可减小应力与环境温度的影响，实现高精度的折射率传感测量。传感器实验表明, 当维持环境温度恒定时，光纤光栅轴向应变在线性变化范围内，该传感器测量折射率时不受应力与温度变化影响。折射率液在1.4298到1.4479范围内，该传感器的折射率测量分辨率为0.0001。
- 详细介绍：
- 一种利用具有双布拉格反射峰效应的侧边抛磨光纤光栅进行折射率测量的新型光纤折射率传感器被提出。这种侧边抛磨光纤光栅采用轮式光纤侧边抛磨机加工而成，用这种方法制成的侧边抛磨光纤光栅具有抛磨区中部平坦不会产生啁啾的优点，且具有很好的机械强度，实用性更强；用两个布拉格反射峰差值为度量对折射率进行传感测量，能够有效的去除测量过程中应力与温度变化对测量值的影响，从而提高了测量精度。传感器实验表明, 当维持环境温度恒定时，光纤光栅轴向应变在线性变化范围内，该传感器测量折射率时不受应力与温度变化影响。折射率液在1.4298到1.4479范围内，该传感器的折射率测量分辨率为0.0001。温度灵敏度达到0.01nm/℃；应力调谐灵敏度大于0.02nm/g；调谐精度大于0.005nm
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 目的：制作出具有高精度、高灵敏度及稳定性好的光纤光栅多参量传感器，可应用于预埋在混凝土结构内、边坡、大坝等恶劣的监测环境。 意义摘要：光纤光栅传感器由于具有不受电磁干扰、灵敏度高、重量轻、结构紧凑、成本低, 适于在高温、腐蚀性或危险性环境使用等特点, 本项目研制的多参量传感器克服了传统传感器多个参量相互串扰的不足, 使其可以应用于许多复杂环境。 基本思路、技术关键：首先，对普通光纤光栅进行侧边抛磨，制成适用于多参量传感的侧边抛磨光纤光栅，根据光纤光栅反射峰值波长与包层有效折射率的关系λB =2neff Λ，通过改变包层有效折射率对光纤光栅反射峰值波长进行调谐，以达到对折射率的传感，同时对传感器施加上一定的轴向应力，根据Δλ=[(1 - Pe)ε+ (α+ξ)ΔT ] 3λ,达到对所施加应力的传感，从而实现多参量传感的目的。 技术指标：温度灵敏度达到0.01nm/℃；应力调谐灵敏度大于0.02nm/g；调谐精度大于0.005nm；技术指标高于已有的其它光纤光栅传感器。
科学性、先进性
- 制作出具有高精度、高灵敏度及稳定性好的光纤光栅多参量同时测量传感器。 温度灵敏度达到0.01nm/℃； 应力调谐灵敏度大于0.02nm/g； 调谐精度大于0.005nm； 技术指标高于已有的其它光纤光栅传感器。
获奖情况及鉴定结果
- 获得国家发明专利两项 发明名称：光纤侧边抛磨装置及其工艺方法 公开号：CN1631616A 发明名称：一种无源温度补偿光纤光栅 公开号：CN101236271 申请国家发明专利一项 发明名称：光纤传感器及其在折射率及应变测量中的应用 申请号：200910039121.6 已发表EI收录核心期刊论文：《基于侧边抛磨光纤光栅双反射峰的折射率传感器》，中国激光，2009，36（5）：1134-1139 已发表EI收录核心期刊论文：《基于侧边抛磨与覆盖材料的光纤光栅温度补偿新方法》，中国激光，2008，35（6）：889-892 获得省级挑战杯竞赛 一等奖 获得校级挑战杯竞赛 一等奖
作品所处阶段
- 已完成实验室研发，寻求大规模商用开发合作或技术转让。
技术转让方式
- 寻求商用开发合作或者专利转让。
作品可展示的形式
- 实物，论文，专利
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 光纤光栅传感器由于具有不受电磁干扰、灵敏度高、重量轻、结构紧凑、成本低, 适于在高温、腐蚀性或危险性环境使用等特点, 本项目研制的多参量传感器克服了传统传感器多个参量相互串扰的不 足, 使其可以应用于许多复杂环境。 高精度、高灵敏度及稳定性好的光纤光栅多参量传感器，可应用于预埋在混凝土结构内、边坡、大坝等恶劣的监测环境。
同类课题研究水平概述
- 当前国内外未见有此类传感器成品的报道，所有报道都仅处于理论与实验分析阶段，由于其加工工艺的限制，导致其无法进行大规模的商业化生产以及应用，且其加工方法不能达到环保与重复性高的要求。 本课题所制作的多参量传感器，采用了环保且可重复性非常理想的加工工艺，在大量多参量的传感实验中得到的数据表明，本传感器在传感精度、分辨率以及测量范围等重要传感器技术指标均达到或超过现有的单一传感参量的研究论文所报道的数据。也就是说，本课题研制的传感器较当前国内外同类课题所报道的数据，具有制作过程环保，实用性强，可重复性好，技术指标卓越，单器件可代替多器件等诸多优势。
