恭喜南京信息工程大学刘博获国家专利权
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龙图腾网恭喜南京信息工程大学申请的专利一种基于级联增强游标效应的混合型横向压力传感器获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN113959606B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2023-09-26发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202111224853.X,技术领域涉及:G01L1/24;该发明授权一种基于级联增强游标效应的混合型横向压力传感器是由刘博;忻向军;赵立龙;毛雅亚;郑杰文;王瑞春;沈磊;任建新;吴泳锋;孙婷婷;戚志鹏;李莹设计研发完成,并于2021-10-20向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于级联增强游标效应的混合型横向压力传感器在说明书摘要公布了:本发明公开了一种基于级联增强游标效应的混合型横向压力传感器,包括Fabry‑Perot干涉仪和Michelson干涉仪;将Michelson干涉仪当作传感部分,将Fabry‑Perot干涉仪当作参考部分,通过级联Fabry‑Perot干涉仪和Michelson干涉仪,并控制Fabry‑Perot干涉仪和Michelson干涉仪的FSR,使两个干涉信号叠加,形成大干涉包络;当外界环境变化使Fabry‑Perot干涉仪和Michelson干涉仪的干涉条纹向相反方向移动时,大干涉包络呈现出增强游标效应;解调叠加形成的大干涉包络的移动得到外界物理量的变化。本发明的压力传感器制作工艺简单、性能稳定、价格低廉、测量范围大、温度串扰低,可在复杂环境中测量横向压力,可以得到较高的横向压力灵敏度。
本发明授权一种基于级联增强游标效应的混合型横向压力传感器在权利要求书中公布了:1.一种基于级联增强游标效应的混合型横向压力传感器,其特征在于,所述混合型横向压力传感器包括Fabry-Perot干涉仪和Michelson干涉仪;所述Fabry-Perot干涉仪包括依次熔接的第一单模光纤、第一空芯硅管和第二单模光纤;所述Michelson干涉仪包括第三单模光纤,该第三单模光纤的其中一个端面与第二单模光纤远离第一单模光纤的端面采用锥形结构连接,该第三单模光纤的另一端为弧形端面;其中,将Michelson干涉仪当作传感部分,将Fabry-Perot干涉仪当作参考部分,通过级联Fabry-Perot干涉仪和Michelson干涉仪,并控制Fabry-Perot干涉仪和Michelson干涉仪的FSR,使两个干涉信号叠加,形成大干涉包络;当外界环境变化使Fabry-Perot干涉仪和Michelson干涉仪的干涉条纹向相反方向移动时,大干涉包络呈现出增强游标效应;解调叠加形成的大干涉包络的移动得到外界物理量的变化;所述控制Fabry-Perot干涉仪和Michelson干涉仪的FSR,使两个干涉信号叠加,形成大干涉包络的过程包括以下步骤:将Michelson干涉仪当作传感部分,将Fabry-Perot干涉仪当作参考部分,传感部分和参考部分的干涉强度和光程差分别表达为: 其中I1和I2分别是Michelson干涉仪中纤芯和包层模式的光强,Is为Michelson干涉仪中两光束发生干涉后的光强;I3和I4分别是M1和M2两个反射面的光强,IR为M1和M2两个反射面光束干涉后的光强;φ0为Michelson干涉仪中纤芯和包层模式的初始相位差;λ是真空中的波长;L2和L4分别是Michelson干涉仪和Fabry-Perot干涉仪的腔长;和是Michelson干涉仪纤芯模式和包层模式的有效折射率;δs和δR分别是Michelson干涉仪纤芯模式和包层模式间的光程差和空气腔Fabry-Perot干涉仪的光程差;n是微管中空气的折射率;D表示从干涉点到端面的距离;θ和分别表示包层模式光的偏转角和反射角;d表示第三单模光纤部末端与弧形端面顶端的距离,e表示包层模式在微弧处的传播长度;对于Michelson干涉仪,假设当满足条件:时,将出现干涉波谷;其中m为整数,λm为第m级干涉波谷对应的波长;Michelson干涉仪的FSR1表示为:其中λm-1表示第m-1级干涉波谷对应的波长,λm为第m级干涉波谷对应的波长;Fabry-Perot干涉仪的FSR2表示为:通过改变两干涉仪传感器的腔长来实现FSR的改变;Michelson干涉仪和Fabry-Perot干涉仪级联后得到的输出光谱产生的大干涉包络的自由光谱范围表达为: 其中FSRC,FSRS和FSRR分别为大干涉包络,Michelson干涉仪和Fabry-Perot干涉仪的自由光谱范围;通过追踪大干涉包络的波谷数据以实现灵敏度的放大。
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