基于酒精选择性填充光子晶体光纤的Sagnac应变传感器

doi:10.12068/j.issn.1005-3026.2016.12.004

东北大学学报:自然科学版 ›› 2016, Vol. 37 ›› Issue (12): 1688-1691.DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2016.12.004

基于酒精选择性填充光子晶体光纤的Sagnac应变传感器

胡海峰，李雪刚，周雪，赵勇

(东北大学信息科学与工程学院，辽宁沈阳110819)

收稿日期:2016-05-24 修回日期:2016-05-24 出版日期:2016-12-15 发布日期:2016-12-23
通讯作者: 胡海峰
作者简介:胡海峰(1984-)，辽宁辽阳人，东北大学讲师，博士；赵勇(1973-)，男，辽宁沈阳人，东北大学教授，博士生导师.
基金资助:
国家杰出青年科学基金资助项目(61425003)；国家自然科学基金资助项目(61273059)；流程工业综合自动化国家重点实验室基础科研业务费资助项目(2013ZCX09).

Optic-Fiber Sagnac Strain Sensor Based on Alcohol Selectively-Filling Photonic Crystal Fiber

HU Hai-feng， LI Xue-gang， ZHOU Xue， ZHAO Yong

School of Information Science & Engineering， Northeastern University， Shenyang 110819， China.

Received:2016-05-24 Revised:2016-05-24 Online:2016-12-15 Published:2016-12-23
Contact: ZHAO Yong
About author:-
Supported by:
-

摘要/Abstract

摘要： 提出了一种基于酒精选择性填充光子晶体光纤的新型Sagnac光纤环应变传感器，实现了对微小应变的高灵敏度测量.利用酒精对光子晶体光纤的选择性填充使之产生双折射效应，并将已经填充好的光子晶体光纤嵌入到Sagnac干涉环中，实现了Sagnac干涉效应.当给光子晶体光纤施加应变时，Sagnac干涉谱的波峰会随着应变变化而变化，实现对应变的测量.实验结果表明，当微应变在0~3958时，测量微应变的灵敏度能够达到3.66pm.同时，本结构具有高灵敏度、高稳定性、抗电磁干扰、易于搭建等优点.

关键词: 光子晶体光纤, Sagnac应变传感器, 应变, 酒精选择性填充, 传感器

Abstract: A new optic-fiber Sagnac strain sensor based on alcohol filling photonic crystal fiber was proposed and demonstrated， by which measuring the minute strain could be achieved. The birefringence of the photonic crystal fiber (PCF) was produced by alcohol selectively-filling the air holes of the PCF. And then the alcohol selectively-filling photonic crystal fiber was embedded in the Sagnac loop and the Sagnac interference effect was achieved. Then the peak wavelength of the Sagnac interference spectrum could be changed by strain because the peak wavelength shift was directly proportion to strain change. The micro strain sensitivity is measured to be 3.66pm in a micro strain range from 0 to 3958.

Key words: photonic crystal fiber； Sagnac strain sensor, strain； alcohol selectively-filling； sensor

中图分类号:

TP212.1

胡海峰，李雪刚，周雪，赵勇. 基于酒精选择性填充光子晶体光纤的Sagnac应变传感器[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2016, 37(12): 1688-1691.

HU Hai-feng， LI Xue-gang， ZHOU Xue， ZHAO Yong. Optic-Fiber Sagnac Strain Sensor Based on Alcohol Selectively-Filling Photonic Crystal Fiber[J]. Journal of Northeastern University Natural Science, 2016, 37(12): 1688-1691.

参考文献

[1]Lau K，Yuan L，Zhou L，et al.Strain monitoring in FRP laminates and concrete beams using FBG sensors［J］.Composite Structures，2001，51(1):9-20.
[2]Kesavan K，Sundaram B A，Ahmed A K F，et al.Performance assessment of indigenously developed FBG strain sensors under short-term and long-term loadings［J］.Sadhana，2015，40(2):577-590.
[3]Zhang Z，Yan L，Pan W，et al.Sensitivity enhancement of strain sensing utilizing a differential pair of fiber Bragg gratings［J］.Sensors，2012，12(4):3891-3900.
[4]Tahir B A，Saeed M A，Ahmed R，et al.Long-period grating as strain sensor［J］.Journal of Ovonic Research，2012，8(5):113-120.
[5]Denga M，Tang C P，Zhu T，et al.Highly sensitive bend sensor based on Mach-Zehnder interferometer using photonic crystal fiber［J］.Optics Communications，2011，284(12):2849-2853.
[6]Shin W，Lee Y L，Yu B A，et al.Highly sensitive strain and bending sensor based on a fiber Mach-Zehnder interferometer in photonic crystal fiber［J］.Optics Communications，2010，283(10):2097-2101.
[7]Qi F，Hu L，Dong X，et al.A hollow core fiber-based intermodal interferometer for measurement of strain and temperature［J］.IEEE Sensors Journal，2013，13(9):3468-3471.
[8]Dong B，Hao E J.Core-offset hollow core photonic bandgap fiber-based intermodal interferometer for strain and temperature measurements［J］.Applied Optics，2011，50(18):3011-3014.
[9]Aref S H，Amezcua-Correa R，Carvalho J P，et al.Modal interferometer based on hollow-core photonic crystal fiber for strain and temperature measurement［J］.Optics Express，2009，17(21):18669-18675.
[10]Sun B，Huang Y，Liu S，et al.Asymmetrical in-fiber Mach-Zehnder interferometer for curvature measurement［J］.Optics Express，2015，23(11):14596-14602.
[11]Han Y G.Temperature-insensitive strain measurement using a birefringent interferometer based on a polarization-maintaining photonic crystal fiber［J］.Applied Physics B，2009，95(2):383-387.
[12]Dong X，Tam H Y，Shum P.Temperature-insensitive strain sensor with polarization-maintaining photonic crystal fiber based Sagnac interferometer［J］.Applied Physics Letters，2007，90(15):151113.

[1]	陈小辉，刘明月，刘世纪，田育松. Abdel-Karim-Ohno模型改进及Z2CDN18.12N不锈钢棘轮效应预测[J]. 东北大学学报（自然科学版）, 2023, 44(3): 392-398.
[2]	陈一馨，张婷，刘永刚，陈晶. 基于改进樽海鞘群算法的提梁机主梁轻量化设计方法[J]. 东北大学学报（自然科学版）, 2023, 44(2): 223-232.
[3]	李磊，侯晨，朱万成，杨柳君. 基于OFDR技术的胶结充填体内部应变演化试验[J]. 东北大学学报（自然科学版）, 2023, 44(2): 258-264.
[4]	王宏伟，张昊天，韩杰，刘晨宇. 不确定车辆电子稳定控制系统传感器故障估计[J]. 东北大学学报（自然科学版）, 2023, 44(1): 1-8.
[5]	彭志雄，曾亚武. 基于裂纹扩展作用下的岩石损伤力学模型[J]. 东北大学学报（自然科学版）, 2022, 43(12): 1784-1791.
[6]	苑振宇，郭忠明，封怡超，李泽宇. In₂O₃多孔有序薄膜的制备及其对丁酮气敏特性[J]. 东北大学学报（自然科学版）, 2022, 43(12): 1694-1701.
[7]	付亚平，闻妲，王巧云. 基于FFT-COSS的光纤F-P传感器解调算法[J]. 东北大学学报（自然科学版）, 2022, 43(11): 1529-1535.
[8]	姜世杰，董天阔，戴卫兵，战明. 熔丝成型薄板拉伸性能的理论与实验研究[J]. 东北大学学报（自然科学版）, 2022, 43(1): 65-70.
[9]	蔡志辉，张德良，文光奇，周彦君. Fe-11Mn-4Al-0.2C中锰钢动态变形行为及其本构模型[J]. 东北大学学报（自然科学版）, 2021, 42(9): 1275-1281.
[10]	苑振宇，类延峰，董慧，孟凡利. 基于动态温度调制的氧化锌纳米气体传感器敏感特性分析[J]. 东北大学学报（自然科学版）, 2021, 42(4): 469-477.
[11]	陈勇，文光奇，张晓明，丁桦. 高锰TWIP钢热变形行为及应变补偿型本构方程的建立[J]. 东北大学学报（自然科学版）, 2021, 42(3): 325-332.
[12]	李坤蒙，李元辉，王者超，熊志朋. 硬岩采场新型预应力膨胀支柱的研发及应用[J]. 东北大学学报（自然科学版）, 2021, 42(2): 213-219.
[13]	杨冬梅，鹿笛. 马尔科夫跳变系统的H_∞-自适应变结构控制[J]. 东北大学学报（自然科学版）, 2021, 42(2): 160-165.
[14]	曾小华，陈虹旭，崔臣，宋大凤. 考虑铁损的永磁同步电机无位置传感器控制算法[J]. 东北大学学报（自然科学版）, 2021, 42(1): 102-110.
[15]	韩滔，金长宇，鲁宇，刘冬. 岩体裂隙区全长黏结锚杆应变测试方法[J]. 东北大学学报（自然科学版）, 2021, 42(1): 131-138.

基于酒精选择性填充光子晶体光纤的Sagnac应变传感器

Optic-Fiber Sagnac Strain Sensor Based on Alcohol Selectively-Filling Photonic Crystal Fiber

RichHTML

PDF (PC)

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价