专利名称：一种高灵敏度光纤微量程气压传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于传感器领域，具体涉及一种高灵敏度光纤微量程气压传感器。
背景技术：
现有气压传感器主要有电子气压传感器和光纤气压传感器两类，电子气压传感器主要包括压阻式传感器和谐振式气压传感器两类；光纤传感器是以光纤作为敏感元件的新型先进传感器。凭借其灵敏度高、体积小、重量轻、本质安全以及无电磁干扰等技术优势，已经广泛应用于各类复杂和危险环境中的测量与监测。现有一种强度型光纤气压传感器(来源文献Shaorong Xiao, Jianhua Chang, Fulai Ben,"Multi-path optical fiber sensor for atmospheric pressure"Proc.of SPIE Vol. 6836，MEMS/M0EMS Technologies and Applications III，68361G，2007)。其工
作原理是气压变化引起传感单元内两个波纹管的机械变形，从而使光纤端面与连接在波纹管的反射表面之间的位移发生变化，最终导致反射光强发生改变，通过测量反射光强可以反演出气压。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种应用于航天航空飞行器参数辨识等应用需求的高灵敏度、微量程气压测量的高灵敏度光纤微量程气压传感器。本实用新型所采用的技术方案是1. 一种高灵敏度光纤微量程气压传感器，其中包括光纤环形器、传感单元、光电探测器及连接各部分的光纤，采用宽谱光源，宽谱光源借助于光纤通过光纤环形器端口 A 传递至光纤环形器，从光纤环形器端口 B经光纤传递至传感单元，从传感单元中反射的光波经过光纤环形器端口 C进入光电探测器，光电探测器将光信号转换为电信号后输入信号处理模块。如上所述的一种高灵敏度光纤微量程气压传感器，其中所述的传感单元，包括连接光纤、光纤布拉格光栅和真空盒，光纤布拉格光栅以曲线方式贴附于真空盒表面，使之投影不与真空盒半径重合，光纤布拉格光栅的一端与连接光纤相连。本实用新型的有益效果是在传感单元中，外界待测气压作用于真空盒，真空盒在外界气压作用下发生形变， 引起贴附在表面的光纤布拉格光栅发生形变，由于光纤布拉格光栅非径向的贴附于真空盒表面，其形变具有非均勻性。从而导致光纤布拉格光栅的啁啾率被调制，光纤布拉格光栅啁啾率的变化使得反射光谱谱宽发生变化，进而导致光功率发生变化，光功率变化极为敏感， 最终满足传感器对高灵敏度、微量程气压测量的要求。现有各类气压传感器尚不能有效解决微量程和高灵敏度的气压测量问题。本发明为高灵敏度光纤微量程气压传感器，在具有光纤传感器的多项技术优势的基础上，基于光纤布拉格光栅啁啾率调制原理，主要解决应用于航天航空飞行器参数辨识等应用需求的高灵敏度、微量程气压测量。

图1为本实用新型的高灵敏度光纤微量程气压传感器原理框图；图2为本实用新型的传感单元结构图俯视图；图3为本实用新型的传感单元结构图侧视图；图中1.宽谱光源，2.传感单元，3.光电探测器，4.信号处理模块，5.光纤环形器，6.电路，7.光纤，8.光纤布拉格光栅，9.真空盒。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型提供的一种高灵敏度光纤微量程气压传感器进行介绍如图1所示，一种高灵敏度光纤微量程气压传感器，它包括光纤环形器5、传感单元2、光电探测器3及连接各部分的光纤7，采用宽谱光源1，宽谱光源1通过光纤环形器端口 A传递至光纤环形器5，从光纤环形器端口 B经光纤7传递至传感单元2，从传感单元2 中反射的光波经过光纤环形器端口 C进入光电探测器3，光信号转换为电信号后进入信号处理模块4。如图2、3所示，传感单元2中，传感单元2，包括连接光纤7、光纤布拉格光栅8和真空盒9，光纤布拉格光栅8以曲线方式贴附于真空盒9表面，使之投影不与半径重合，光纤布拉格光栅8的一端与连接光纤7相连。在传感单元2中，外界待测气压作用于真空盒9，真空盒9在外界气压作用下发生形变，引起贴附在表面的光纤布拉格光栅8发生形变，由于光纤布拉格光栅8非径向的贴附于真空盒9表面，其形变具有非均勻性。从而导致光纤布拉格光栅8的啁啾率被调制，光纤布拉格光栅8啁啾率的变化使得反射光谱谱宽发生变化，进而导致光功率发生变化，光功率变化极为敏感，最终满足传感器对高灵敏度、微量程气压测量的要求。其中宽谱光源为非相干光源，其输出光谱宽应大于10纳米；光电探测器为基于 PIN光电二极管；信号处理模块为一数字采集卡，它将光电探测器输出的电信号转化为数字信号最终输入计算机进行计算；光纤环形器为三端口光纤环形器。以上元器件具体名称只是用于对本实用新型的解释，而不能作为对本实用新型的限制，因此凡是与本实用新型设计思想相同的实施方式均在本实用新型的保护范围内。
权利要求1.一种高灵敏度光纤微量程气压传感器，其特征在于包括光纤环形器(5)、传感单元 O)、光电探测器C3)及连接各部分的光纤(7)，采用宽谱光源(1)，宽谱光源(1)借助于光纤(7)通过光纤环形器端口 A传递至光纤环形器(5)，从光纤环形器端口 B经光纤(7)传递至传感单元0)，从传感单元O)中反射的光波经过光纤环形器端口 C进入光电探测器 (3)，光电探测器C3)将光信号转换为电信号后输入信号处理模块G)。
2.根据权利要求1所述的高灵敏度光纤微量程气压传感器，其特征在于所述的传感单元O)，包括连接光纤(7)、光纤布拉格光栅(8)和真空盒(9)，光纤布拉格光栅(8)以曲线方式贴附于真空盒(9)表面，使其投影不与真空盒(9)半径重合，光纤布拉格光栅(8)的一端与连接光纤(7)相连。
专利摘要本实用新型属于传感器领域，具体涉及一种高灵敏度光纤微量程气压传感器。本实用新型提供一种应用于航天航空飞行器参数辨识等应用需求的高灵敏度、微量程气压测量的光纤气压传感器。本实用新型具体包括光纤环形器、传感单元、光电探测器及连接各部分的光纤，其中传感单元中光纤布拉格光栅以曲线方式贴附于真空盒表面。外界待测气压作用于真空盒，真空盒在外界气压作用下发生形变，引起贴附在表面的光纤布拉格光栅发生非均匀形变，从而导致光纤布拉格光栅的啁啾率被调制，光纤布拉格光栅啁啾率的变化使得反射光谱谱宽发生变化，进而导致光功率发生变化，光功率变化极为敏感，最终满足传感器对高灵敏度、微量程气压测量的要求。
文档编号G01L11/02GK202305096SQ20112041747
公开日2012年7月4日 申请日期2011年10月27日 优先权日2011年10月27日
发明者刘建辉, 刘明, 张鹏宇, 杨丁, 梁生, 秦小丽 申请人:中国运载火箭技术研究院, 北京临近空间飞行器系统工程研究所