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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 實(shí)用新型傳感器--基于側(cè)邊拋磨光纖光柵的多參量傳感器
- 來(lái)源：
- 第十一屆“挑戰(zhàn)杯”國(guó)賽作品
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡(jiǎn)介：
- 一種新型的光纖折射率傳感器被提出，并被實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。該傳感器基于由輪式側(cè)邊拋磨法加工而成的側(cè)邊拋磨光纖光柵，通過(guò)將折射率液覆蓋一部分拋磨區(qū)的方法在一根光纖光柵上獲得兩個(gè)布拉格反射峰。這兩個(gè)布拉格反射峰差值與覆蓋材料折射率有關(guān)，而與光纖光柵所受應(yīng)力與環(huán)境溫度無(wú)關(guān)，因此用這二個(gè)布拉格反射峰差值作為測(cè)量量對(duì)折射率測(cè)量，可減小應(yīng)力與環(huán)境溫度的影響，實(shí)現(xiàn)高精度的折射率傳感測(cè)量。傳感器實(shí)驗(yàn)表明, 當(dāng)維持環(huán)境溫度恒定時(shí)，光纖光柵軸向應(yīng)變?cè)诰€性變化范圍內(nèi)，該傳感器測(cè)量折射率時(shí)不受應(yīng)力與溫度變化影響。折射率液在1.4298到1.4479范圍內(nèi)，該傳感器的折射率測(cè)量分辨率為0.0001。
- 詳細(xì)介紹：
- 一種利用具有雙布拉格反射峰效應(yīng)的側(cè)邊拋磨光纖光柵進(jìn)行折射率測(cè)量的新型光纖折射率傳感器被提出。這種側(cè)邊拋磨光纖光柵采用輪式光纖側(cè)邊拋磨機(jī)加工而成，用這種方法制成的側(cè)邊拋磨光纖光柵具有拋磨區(qū)中部平坦不會(huì)產(chǎn)生啁啾的優(yōu)點(diǎn)，且具有很好的機(jī)械強(qiáng)度，實(shí)用性更強(qiáng)；用兩個(gè)布拉格反射峰差值為度量對(duì)折射率進(jìn)行傳感測(cè)量，能夠有效的去除測(cè)量過(guò)程中應(yīng)力與溫度變化對(duì)測(cè)量值的影響，從而提高了測(cè)量精度。傳感器實(shí)驗(yàn)表明, 當(dāng)維持環(huán)境溫度恒定時(shí)，光纖光柵軸向應(yīng)變?cè)诰€性變化范圍內(nèi)，該傳感器測(cè)量折射率時(shí)不受應(yīng)力與溫度變化影響。折射率液在1.4298到1.4479范圍內(nèi)，該傳感器的折射率測(cè)量分辨率為0.0001。溫度靈敏度達(dá)到0.01nm/℃；應(yīng)力調(diào)諧靈敏度大于0.02nm/g；調(diào)諧精度大于0.005nm
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 目的：制作出具有高精度、高靈敏度及穩(wěn)定性好的光纖光柵多參量傳感器，可應(yīng)用于預(yù)埋在混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)、邊坡、大壩等惡劣的監(jiān)測(cè)環(huán)境。 意義摘要：光纖光柵傳感器由于具有不受電磁干擾、靈敏度高、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、成本低, 適于在高溫、腐蝕性或危險(xiǎn)性環(huán)境使用等特點(diǎn), 本項(xiàng)目研制的多參量傳感器克服了傳統(tǒng)傳感器多個(gè)參量相互串?dāng)_的不足, 使其可以應(yīng)用于許多復(fù)雜環(huán)境。 基本思路、技術(shù)關(guān)鍵：首先，對(duì)普通光纖光柵進(jìn)行側(cè)邊拋磨，制成適用于多參量傳感的側(cè)邊拋磨光纖光柵，根據(jù)光纖光柵反射峰值波長(zhǎng)與包層有效折射率的關(guān)系λB =2neff Λ，通過(guò)改變包層有效折射率對(duì)光纖光柵反射峰值波長(zhǎng)進(jìn)行調(diào)諧，以達(dá)到對(duì)折射率的傳感，同時(shí)對(duì)傳感器施加上一定的軸向應(yīng)力，根據(jù)Δλ=[(1 - Pe)ε+ (α+ξ)ΔT ] 3λ,達(dá)到對(duì)所施加應(yīng)力的傳感，從而實(shí)現(xiàn)多參量傳感的目的。 技術(shù)指標(biāo)：溫度靈敏度達(dá)到0.01nm/℃；應(yīng)力調(diào)諧靈敏度大于0.02nm/g；調(diào)諧精度大于0.005nm；技術(shù)指標(biāo)高于已有的其它光纖光柵傳感器。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 制作出具有高精度、高靈敏度及穩(wěn)定性好的光纖光柵多參量同時(shí)測(cè)量傳感器。 溫度靈敏度達(dá)到0.01nm/℃； 應(yīng)力調(diào)諧靈敏度大于0.02nm/g； 調(diào)諧精度大于0.005nm； 技術(shù)指標(biāo)高于已有的其它光纖光柵傳感器。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 獲得國(guó)家發(fā)明專利兩項(xiàng) 發(fā)明名稱：光纖側(cè)邊拋磨裝置及其工藝方法 公開(kāi)號(hào)：CN1631616A 發(fā)明名稱：一種無(wú)源溫度補(bǔ)償光纖光柵 公開(kāi)號(hào)：CN101236271 申請(qǐng)國(guó)家發(fā)明專利一項(xiàng) 發(fā)明名稱：光纖傳感器及其在折射率及應(yīng)變測(cè)量中的應(yīng)用 申請(qǐng)?zhí)枺?00910039121.6 已發(fā)表EI收錄核心期刊論文：《基于側(cè)邊拋磨光纖光柵雙反射峰的折射率傳感器》，中國(guó)激光，2009，36（5）：1134-1139 已發(fā)表EI收錄核心期刊論文：《基于側(cè)邊拋磨與覆蓋材料的光纖光柵溫度補(bǔ)償新方法》，中國(guó)激光，2008，35（6）：889-892 獲得省級(jí)挑戰(zhàn)杯競(jìng)賽 一等獎(jiǎng) 獲得校級(jí)挑戰(zhàn)杯競(jìng)賽 一等獎(jiǎng)
作品所處階段
- 已完成實(shí)驗(yàn)室研發(fā)，尋求大規(guī)模商用開(kāi)發(fā)合作或技術(shù)轉(zhuǎn)讓。
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 尋求商用開(kāi)發(fā)合作或者專利轉(zhuǎn)讓。
作品可展示的形式
- 實(shí)物，論文，專利
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 光纖光柵傳感器由于具有不受電磁干擾、靈敏度高、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、成本低, 適于在高溫、腐蝕性或危險(xiǎn)性環(huán)境使用等特點(diǎn), 本項(xiàng)目研制的多參量傳感器克服了傳統(tǒng)傳感器多個(gè)參量相互串?dāng)_的不 足, 使其可以應(yīng)用于許多復(fù)雜環(huán)境。 高精度、高靈敏度及穩(wěn)定性好的光纖光柵多參量傳感器，可應(yīng)用于預(yù)埋在混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)、邊坡、大壩等惡劣的監(jiān)測(cè)環(huán)境。
同類課題研究水平概述
- 當(dāng)前國(guó)內(nèi)外未見(jiàn)有此類傳感器成品的報(bào)道，所有報(bào)道都僅處于理論與實(shí)驗(yàn)分析階段，由于其加工工藝的限制，導(dǎo)致其無(wú)法進(jìn)行大規(guī)模的商業(yè)化生產(chǎn)以及應(yīng)用，且其加工方法不能達(dá)到環(huán)保與重復(fù)性高的要求。 本課題所制作的多參量傳感器，采用了環(huán)保且可重復(fù)性非常理想的加工工藝，在大量多參量的傳感實(shí)驗(yàn)中得到的數(shù)據(jù)表明，本傳感器在傳感精度、分辨率以及測(cè)量范圍等重要傳感器技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到或超過(guò)現(xiàn)有的單一傳感參量的研究論文所報(bào)道的數(shù)據(jù)。也就是說(shuō)，本課題研制的傳感器較當(dāng)前國(guó)內(nèi)外同類課題所報(bào)道的數(shù)據(jù)，具有制作過(guò)程環(huán)保，實(shí)用性強(qiáng)，可重復(fù)性好，技術(shù)指標(biāo)卓越，單器件可代替多器件等諸多優(yōu)勢(shì)。
