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专利号: 2022108719578
申请人: 南京信息工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-07-01
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于游标效应的并行级联折射率传感器,其特征在于:包括作为标尺的滑动部分用于传感的单模光纤L1和作为标尺的固定部分用于参考的单模光纤L2,所述单模光纤L1和单模光纤L2并联接入相同的光源,所述单模光纤L1剥去聚合物涂覆层;

所述单模光纤L1的和单模光纤L2上均设置有两个用作MZ干涉仪的半圆形弯曲,各所半圆形弯曲不满足全反射条件,各所述半圆形弯曲的半径不同,属于同一单模光纤上的两相邻半圆形弯曲之间的距离大于任一弯曲的半径;

沿所述单模光纤L1光线传播方向,位于上游的弯曲用于浸入待测折射率的液体中,位于下游的弯曲置于折射率恒定的环境中;

所述单模光纤L1和单模光纤L2的出口端经耦合后接入光谱分析仪。

2.根据权利要求1所述的基于游标效应的并行级联折射率传感器,其特征在于:所述单模光纤L1的和单模光纤L2通过耦合器并联。

3.根据权利要求1所述的基于游标效应的并行级联折射率传感器,其特征在于:各所述半圆形弯曲的半径满足:

各半圆形弯曲的透射光谱图至少有两个完整的波谷。

4.基于游标效应的并行级联折射率检测方法,其特征在于:包如下步骤:将单模光纤L1上游的弯曲浸入待测液体中,获取谱线的波谷波长偏移量数据;

基于波长偏移量数据,从预置的波长偏移量‑折射率关系曲线确定待测液体的折射率。

5.根据权利要求4所述的基于游标效应的并行级联折射率检测方法,其特征在于:预置波长偏移量‑折射率关系曲线,包括:

将单模光纤L1上游的弯曲依次置入不同折射率的液体样本中,在不同折射率液体下,获取谱线的波谷波长偏移量数据;

将波长偏移量与折射率对应,构造波长偏移量‑折射率关系曲线图。

6.根据权利要求5所述的基于游标效应的并行级联折射率检测方法,其特征在于:获取谱线的波谷波长偏移量数据,包括:

在不同折射率条件下,获取经单模光纤L1后的透射光谱图;

指定一个原始谱线图,获取经单模光纤L1后的透射光谱图与原始谱线图的偏移量数据。

7.根据权利要求5所述的基于游标效应的并行级联折射率检测方法,其特征在于:获取谱线的波谷波长偏移量数据,包括:

在不同折射率条件下,获取经单模光纤L1后的透射光谱图,并进行包络拟合,获取游标拟合谱线;

指定一个原始谱线图,进行包络拟合,在游标拟合谱线中求解不同折射率游标拟合谱线相对包络拟合后的原始谱线图的波谷波长偏移量数据。

8.根据权利要求5所述的基于游标效应的并行级联折射率检测方法,其特征在于:获取谱线的波谷波长偏移量数据,包括:

在不同折射率条件下:

获取经单模光纤L1后的透射光谱图,并进行包络拟合,获取单模光纤L1的游标拟合谱线;

获取经单模光纤L2后的透射光谱图,并进行包络拟合,获取单模光纤L2的游标拟合谱线;

将单模光纤L1的游标拟合曲线和单模光纤L2的游标拟合曲线进行叠加,并将叠加后的曲线进行包络拟合,获取二次游标拟合谱线;

指定一个原始谱线图,并进行两次包络拟合,在二次游标拟合谱线中求解不同折射率二次游标拟合谱相对两次包络拟合后的原始谱线图的波谷波长偏移量数据。

9.根据权利要求7或8所述的基于游标效应的并行级联折射率检测方法,其特征在于:包络拟合时,将波谷进行连接,其连接公式包括:I(envelope)=a0+a1·cos(λw)+b1·sin(λw)+a2·cos(2λw)+b2·sin(2λw)+a3·cos(3λw)+b3·sin(3λw);

其中,I(envelope)为包络线的强度;λ为波长;w,a0,a1,a2,a3,b1,b2和b3均为常数,并且可以通过已知的波谷的横纵坐标求出。

10.根据权利要求6、7或8所述的基于游标效应的并行级联折射率检测方法,其特征在于:所述原始谱线图为:

将折射率光纤传感器中单模光纤L1的上游弯曲,置于折射率为1的环境中获取的谱线图。