FBG嵌入型光纤Sagnac环的窄道空间微流速和温度测量系统
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作者:
作者单位:

(中国计量大学 光学与电子科技学院,浙江 杭州 310018)

作者简介:

康娟(1977-)女,江苏人,博士,教授,主要从事光纤传 感,光通信和电路分析等方面的研究.

通讯作者:

中图分类号:

基金项目:

国家自然科学基金(61505194)资助项目 (中国计量大学 光学与电子科技学院,浙江 杭州 310018)


A narrow channel microflow velocity and temperature measurement system based on FBG embedded in Sagnac ring
Author:
Affiliation:

(College of Optical and Electronic Technology,China Jiliang University,Hangzhou 310018,China)

Fund Project:

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    摘要:

    提出了一种光纤布拉格光栅(FBG)嵌入型光纤Sagna c环的窄道空间微流速和温度测量系统,其由传统光纤Sagnac环和嵌入光纤Sagnac环中的FBG 组成。光纤Sagnac环中的保偏光纤(PMF)受到的侧压 力会随着微流体流速的不同而发生变化,通过监测光纤Sagnac输出干涉峰的漂移实现对微 流速的测量。此外,嵌入光纤Sagnac环中的FBG对温度有较高的响应灵敏度,可以实现环 境温度的监测。实 验过程中,用毛细管模拟窄道空间,将光纤Sagnac环中的PMF置于毛细管内部,用 微流泵获得一定范 围的微流速。实验结果表明,当微流体的微流速在0~450μm/min范 围内变化时,光纤Sagnac环输出的干涉谱 向短波方向漂移;由监测波长1522.47544.64nm处的谐振峰可知,测量的微流速平均灵敏 度分别为 5.59pm/(μm/min);实时监测环境温 度的结果表明,在20~45℃范围内,FBG的温 度灵敏度为9.74pm/℃。本文传感器具有测量范围大、灵敏度高、结 构简单和成本低等优点,特别适用于微通道如生物血管等方面。

    Abstract:

    In this paper,a narrow channel microflow velocity and temperature meas urement system based on FBG embedded in Sagnac ring is proposed.The lateral pressur e of the polarization-maintaining fiber (PMF) sustained varies with the microflow rate,a nd the microflow velocity is achieved by monitoring the output wavelength shift of the fiber Sagnac ring.I n addition,the fiber Bragg grating (FBG) embedded in the fiber Sagnac ring is sensitive to the temp erature,which is used to achieve the environmental temperature.In experiment,the narrow channel is simulated by capillary,and the polarized fiber in the fiber′s Sagnac ring can be fixed by the capillary.Then,the range of microflow rate can be obtained by microflow pump.The experimental results show that the lateral pressure for PMF will change with the microflow velocity, resulting in the Sagnac interferometer wavelength shift.When the microflow v elocity changes in the range of 0-450μm/min,two resonance peaks at 1522.47nm and 1544.64nm are monitored and the average sensitivities are 5.59pm/(μm/min) and 5.98pm/(um/min),resp ectively.In addition, the temperature sensitivity of the sensor is 9.74pm/℃ with the ambien t temperature increases from 20℃ to 45℃.The sensor owns several advantages,s uch as wide measurement range, high sensitivity,simple structure,easy manufacture and low cost,and it has gr eat practical value.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

王小蕾,康娟,赵春柳,程一峰. FBG嵌入型光纤Sagnac环的窄道空间微流速和温度测量系统[J].光电子激光,2017,28(12):1331~1336

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  • 收稿日期:2017-03-20
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  • 在线发布日期: 2017-12-27
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