液芯光纤外差传感器的制作方法
专利名称：液芯光纤外差传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于光学技术领域，更进一步属于光电检测领域的液芯光纤外差传感器。
光纤传感器自1978年问世以来，发展十分迅速，已有多种传感器成为实用化产品，在这中间，传光型光纤传感器占绝大多数，而对于干涉型光纤传感器研究很少，而且，使用的光纤全部为石英光纤。以往的传感器高精度测量场合就难以满足需要，原因在于1、传光型光纤传感器精度较低，干涉型光纤传感器精度虽然较高，但在高精度测量场合就不实用。
2、光纤采用石英材料制备的光纤。在温度传感测量时灵敏度很低。
3、调制器采用价格昂贵的电光晶体调制器，且与光纤本身很难连接。
本实用新型的目的是提供一种新型液芯光纤外差传感器，它具有传感器的测量精度和灵敏度高的特点。
本实用新型是这样实现的采用液芯光纤取代以往由石英光纤组成的传感系统，调制器利用液芯光纤本身的电光效应制成，光源采用半导体激光器取代氦—氖激光器，其中液芯光纤是将液芯硝基甲苯注入空心石英光纤中制成。
光纤分路器置于激光器之前，光纤分路器输出两端分别接相位调制器及显微物镜。相位调制器输出接另一显微物镜、两个显微物镜分别与两根液芯光纤相连，其中一根作为传感光纤，另一根作参考光纤，将两根光纤输出合并后接光电探测器，光电探测器将光信号转换成电信号送入外差测量电路。
以下结合附图对本实用新型做进一步说明。
图1为本实用新型方框图。
图2为本实用新型外差检测电路方框图。
图3为本实用新型外差检测电路的电原理图。
图1中，由半导本激光器1发出的激光，首先经光纤分路器2分成二束光，分路器分光比为1∶1，其中一束光作为参考光，另一路光为传感光。参考光首先经调制器3后被调制成24赫芝调制频率的光信号，该光信号经耦合器5聚焦进入参考光纤7中。物光同样经耦合器4聚焦进入传感光纤6中，耦合器4，5均为10倍显微物镜，参考光纤6及传感光纤7均为液芯光纤，液芯光纤是在石英空心光纤管中注入液态硝基甲苯组成。探测器8接收参考光纤6及传感光纤7输出的干涉光，并转换成电信号，探测器采用光敏三极管，电信号送入外差检测电路9进行处理，从而得到待测传感器结果。
图2中，探测器8将光纤干涉信号转换成电信号后，经放大器10倍放大后，送入相敏检测器11进行相敏检波，相敏检波器参考信号频率为2千赫芝与图1调制器3的频率一致。参考信号经移相电路13移相后，保持与相敏检波器输入信号同相位，当外界传感量发生变化，相敏检波器输入信号相位发生变化，相敏检波器输出相应发生变化，该信号经低通滤波器12滤除载频信号后，输出待测外界传感变化量，最后送于显示单元14输出，显示单元为电压表头。
图3中，放大器10部分为反向运算放大器，R3为失调平衡电阻R1，R2组成闭环系统，运放MA741第六管脚输出。相敏检波器11采用集成芯片LZ×1，C1，C2为消振电容，2脚为参考信号输入端，移相电路13中R4，R5，R6，R7，C3，C4构成移相网络，芯片为MA741。低通滤波器12截止频率为100H2，R8，R9，R10，R11，C5，C6组成二阶低通网络，显示14为量程0～5伏的电压表头，也可输出到其它记录仪器，如示波器，记录仪，计算机中。
综上所述，本实用新型液芯光纤外差传感器与传统光纤传感器相比，具有以下特点1、灵敏度大大提高，比传统光纤传感器高出2个数量级；2、采用液芯光纤电光调制器取代以往晶体电光调制器，大大简化了系统，降低了成本，提高了性能；3、光源采用半导体激光器，大大减小了体积及重量，提高了系统的可靠性；4、本实用新型可直接用于各种条件下压力及温度的测量，传感光纤稍加改变，即可用于其它物理量的测量。
权利要求1.液芯光纤外差传感器，它包括光传感器部分及外差检测电路两部分组成，其特征在于光纤分路器置于激光器之前，光纤分路器输出两端分别接相位调制器及显微物镜，相位调制器输出接另一显微物镜，两个显微物镜分别与两根液芯光纤相连，其中一根作为传感光纤，另一根作参考光纤，将两根光纤输出合并后接光电探测器，光电探测器将光信号转换成电信号送入外差测量电路。
2.如权利要求1所述的液芯光纤外差传感器，其特征在于调制器采用液芯光纤置于两平行电场极板中。
3.如权利要求1所述的液芯光纤外差传感器，其特在于光源采用单横模、单纵模的半导体激光器。
4.如权利要求1所述的液芯光纤外差传感器，其特征在于液芯光纤为将液态硝基甲苯注入空心石英光纤制成。
专利摘要本实用新型公开一种光学领域的液芯光纤外差传感器，它包括光纤传感器部分及外差检测电路两部分组成，光纤传感器部分由激光器、光纤分路器、液芯光纤等组成，外差检测电路部分由探测器，放大、移相、相敏检波及低通电路组成。本实用新型具有测量精度及灵敏度高，成本低，结构简单，性能优良等特点。本实用新型使用时，传感器不需任何改动，即可用于各种条件温度及压力的测量。
文档编号G01D5/26GK2221774SQ9424700
公开日1996年3月6日 申请日期1994年12月6日 优先权日1994年12月6日
发明者刘伟, 谭玉山, 王祥林 申请人:西安交通大学
技术领域：
本实用新型属于光学技术领域，更进一步属于光电检测领域的液芯光纤外差传感器。
光纤传感器自1978年问世以来，发展十分迅速，已有多种传感器成为实用化产品，在这中间，传光型光纤传感器占绝大多数，而对于干涉型光纤传感器研究很少，而且，使用的光纤全部为石英光纤。以往的传感器高精度测量场合就难以满足需要，原因在于1、传光型光纤传感器精度较低，干涉型光纤传感器精度虽然较高，但在高精度测量场合就不实用。
2、光纤采用石英材料制备的光纤。在温度传感测量时灵敏度很低。
3、调制器采用价格昂贵的电光晶体调制器，且与光纤本身很难连接。
本实用新型的目的是提供一种新型液芯光纤外差传感器，它具有传感器的测量精度和灵敏度高的特点。
本实用新型是这样实现的采用液芯光纤取代以往由石英光纤组成的传感系统，调制器利用液芯光纤本身的电光效应制成，光源采用半导体激光器取代氦—氖激光器，其中液芯光纤是将液芯硝基甲苯注入空心石英光纤中制成。
光纤分路器置于激光器之前，光纤分路器输出两端分别接相位调制器及显微物镜。相位调制器输出接另一显微物镜、两个显微物镜分别与两根液芯光纤相连，其中一根作为传感光纤，另一根作参考光纤，将两根光纤输出合并后接光电探测器，光电探测器将光信号转换成电信号送入外差测量电路。
以下结合附图对本实用新型做进一步说明。
图1为本实用新型方框图。
图2为本实用新型外差检测电路方框图。
图3为本实用新型外差检测电路的电原理图。
图1中，由半导本激光器1发出的激光，首先经光纤分路器2分成二束光，分路器分光比为1∶1，其中一束光作为参考光，另一路光为传感光。参考光首先经调制器3后被调制成24赫芝调制频率的光信号，该光信号经耦合器5聚焦进入参考光纤7中。物光同样经耦合器4聚焦进入传感光纤6中，耦合器4，5均为10倍显微物镜，参考光纤6及传感光纤7均为液芯光纤，液芯光纤是在石英空心光纤管中注入液态硝基甲苯组成。探测器8接收参考光纤6及传感光纤7输出的干涉光，并转换成电信号，探测器采用光敏三极管，电信号送入外差检测电路9进行处理，从而得到待测传感器结果。
图2中，探测器8将光纤干涉信号转换成电信号后，经放大器10倍放大后，送入相敏检测器11进行相敏检波，相敏检波器参考信号频率为2千赫芝与图1调制器3的频率一致。参考信号经移相电路13移相后，保持与相敏检波器输入信号同相位，当外界传感量发生变化，相敏检波器输入信号相位发生变化，相敏检波器输出相应发生变化，该信号经低通滤波器12滤除载频信号后，输出待测外界传感变化量，最后送于显示单元14输出，显示单元为电压表头。
图3中，放大器10部分为反向运算放大器，R3为失调平衡电阻R1，R2组成闭环系统，运放MA741第六管脚输出。相敏检波器11采用集成芯片LZ×1，C1，C2为消振电容，2脚为参考信号输入端，移相电路13中R4，R5，R6，R7，C3，C4构成移相网络，芯片为MA741。低通滤波器12截止频率为100H2，R8，R9，R10，R11，C5，C6组成二阶低通网络，显示14为量程0～5伏的电压表头，也可输出到其它记录仪器，如示波器，记录仪，计算机中。
综上所述，本实用新型液芯光纤外差传感器与传统光纤传感器相比，具有以下特点1、灵敏度大大提高，比传统光纤传感器高出2个数量级；2、采用液芯光纤电光调制器取代以往晶体电光调制器，大大简化了系统，降低了成本，提高了性能；3、光源采用半导体激光器，大大减小了体积及重量，提高了系统的可靠性；4、本实用新型可直接用于各种条件下压力及温度的测量，传感光纤稍加改变，即可用于其它物理量的测量。
权利要求1.液芯光纤外差传感器，它包括光传感器部分及外差检测电路两部分组成，其特征在于光纤分路器置于激光器之前，光纤分路器输出两端分别接相位调制器及显微物镜，相位调制器输出接另一显微物镜，两个显微物镜分别与两根液芯光纤相连，其中一根作为传感光纤，另一根作参考光纤，将两根光纤输出合并后接光电探测器，光电探测器将光信号转换成电信号送入外差测量电路。
2.如权利要求1所述的液芯光纤外差传感器，其特征在于调制器采用液芯光纤置于两平行电场极板中。
3.如权利要求1所述的液芯光纤外差传感器，其特在于光源采用单横模、单纵模的半导体激光器。
4.如权利要求1所述的液芯光纤外差传感器，其特征在于液芯光纤为将液态硝基甲苯注入空心石英光纤制成。
专利摘要本实用新型公开一种光学领域的液芯光纤外差传感器，它包括光纤传感器部分及外差检测电路两部分组成，光纤传感器部分由激光器、光纤分路器、液芯光纤等组成，外差检测电路部分由探测器，放大、移相、相敏检波及低通电路组成。本实用新型具有测量精度及灵敏度高，成本低，结构简单，性能优良等特点。本实用新型使用时，传感器不需任何改动，即可用于各种条件温度及压力的测量。
文档编号G01D5/26GK2221774SQ9424700
公开日1996年3月6日 申请日期1994年12月6日 优先权日1994年12月6日
发明者刘伟, 谭玉山, 王祥林 申请人:西安交通大学
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