專利名稱：基于高q光學(xué)微腔的溫度傳感器及分布式溫度傳感網(wǎng)絡(luò)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于微傳感技術(shù)領(lǐng)域，主要涉及一種微型溫度傳感器及其分布式傳感網(wǎng)絡(luò)，特別是涉及一種基于高Q光學(xué)微腔的溫度傳感器及其分布式溫度傳感網(wǎng)絡(luò)。
背景技術(shù)：
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)近年來得到廣泛關(guān)注，小體積、低功耗、高靈敏的感知設(shè)備在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中占有重要地位，也是阻礙物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展的瓶頸。近年來，隨著MEMS (光刻、腐蝕、刻蝕)加工工藝的發(fā)展和成熟，小型化，高分辨率的微型溫度傳感器在航天，電子和機(jī)械制造領(lǐng)域的工業(yè)控制與溫度測(cè)量中得到了很好的發(fā)展。并且隨著工業(yè)控制的快速發(fā)展，分布式溫度傳感網(wǎng)絡(luò)提出了小體積、低功耗、高精度的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是在上述應(yīng)用需求的背景下，設(shè)計(jì)并提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，測(cè)量分辨率高，體積小且適用范圍更廣泛的基于高Q光學(xué)微腔的溫度傳感器及其分布式其傳感網(wǎng)為實(shí)現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案
基于高Q光學(xué)微腔的溫度測(cè)試方法，由光源1發(fā)出的激光作為信號(hào)源，經(jīng)過分束器2后分成兩束，其中一束入射到參考微腔系統(tǒng)3中，另外一束入射到測(cè)量微腔系統(tǒng)5中，通過參考端光電探測(cè)器4和測(cè)試端光電探測(cè)器6接受到參考微腔系統(tǒng)的諧振譜13和測(cè)量微腔系統(tǒng)的諧振譜14 ；
首先校準(zhǔn)記錄外界環(huán)境的溫度與參考微腔系統(tǒng)的溫度控制單元的溫度；接下來記錄參考微腔系統(tǒng)的諧振峰13的具體位置與測(cè)試微腔系統(tǒng)的諧振峰14的具體位置，并記錄兩者之間的間距；
當(dāng)溫度發(fā)生變化的時(shí)，參考微腔系統(tǒng)周圍的溫度由溫度控制單元保持恒定；而測(cè)試微腔系統(tǒng)的溫度則隨著周圍溫度的改變而發(fā)生變化；周圍溫度的改變將會(huì)導(dǎo)致光學(xué)微腔的結(jié)構(gòu)參數(shù)發(fā)生兩個(gè)核心變化
1)微腔折射率的變化，這是由于熱光效應(yīng)而發(fā)生的變化；
2)微腔周長(zhǎng)的變化，這是由于熱膨脹效應(yīng)而發(fā)生的變化；
這兩個(gè)核心的變化將會(huì)導(dǎo)致測(cè)試微腔系統(tǒng)的諧振位置的線性地漂移，而參考微腔系統(tǒng)的溫度保持恒溫的狀態(tài)，其諧振峰的位置并不發(fā)生漂移；
通過測(cè)試參考微腔系統(tǒng)與測(cè)試微腔系統(tǒng)的兩個(gè)諧振峰的間距的變化，就可測(cè)到其微腔系統(tǒng)所處環(huán)境的實(shí)際溫度?；诟逹光學(xué)微腔的溫度傳感器，包括激光器或?qū)捵V光源1、分束器2、參考微腔系統(tǒng)3、參考端光電探測(cè)器或者參考端光譜儀4、測(cè)試微腔系統(tǒng)5、測(cè)試端光電探測(cè)器或者測(cè)試端光譜儀6 ；其特點(diǎn)是所述的參考微腔系統(tǒng)3由耦合器7及光學(xué)微腔8構(gòu)成，所述的參考微腔系統(tǒng)3用一個(gè)封裝結(jié)構(gòu)9封裝起來；所述的封裝采用折射率較低的紫外膠或者聚合物完全封裝；所述的參考微腔系統(tǒng)3放置在一個(gè)溫度恒定的環(huán)境10之中，并采用溫度控制單元或冰水混合物控制該環(huán)境溫度為恒定溫度；所述的測(cè)試微腔系統(tǒng)5同樣由耦合器7及光學(xué)微腔8構(gòu)成，所述的測(cè)試微腔系統(tǒng)5用一個(gè)封裝結(jié)構(gòu)9封裝起來；所述的封裝采用折射率較低的紫外膠或者聚合物完全封裝。所述的耦合器7與光學(xué)微腔8兩者之間的距離范圍在200納米 2微米內(nèi)?；诟逹光學(xué)微腔的溫度傳感器的分布式溫度傳感網(wǎng)絡(luò)，其特點(diǎn)是該傳感網(wǎng)絡(luò)通過光纖實(shí)現(xiàn)光路的布線，且各個(gè)基于光學(xué)微腔的溫度傳感器放置在不同的待測(cè)溫度位置；該傳感網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建有并聯(lián)式或串聯(lián)式連接光學(xué)微腔的溫度傳感器。所述的傳感網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建為并聯(lián)式連接光學(xué)微腔的溫度傳感器，是將光學(xué)微腔的溫度傳感器的若干個(gè)測(cè)試微腔系統(tǒng)之間并聯(lián)，且通過光纖布線實(shí)現(xiàn)各部件的連接。所述的傳感網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建為串聯(lián)式連接光學(xué)微腔的溫度傳感器，是將光學(xué)微腔的溫度傳感器的若干個(gè)測(cè)試微腔系統(tǒng)之間串聯(lián)，且通過光纖布線實(shí)現(xiàn)各部件的連接。本發(fā)明的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著地有益效果如下
1. 采用高Q諧振腔作為溫度傳感的載體，提升了溫度傳感的分辨率。2. 采用光學(xué)微腔作為敏感核心器件，極大的降低了傳感器和傳感網(wǎng)絡(luò)的體積和功耗，擴(kuò)展了該溫度傳感器件和分布式傳感網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用范圍。3. 在傳感器和傳感網(wǎng)絡(luò)中加入了溫度參單元，通過對(duì)比測(cè)試單元與參考單元之間的差距實(shí)現(xiàn)絕對(duì)溫度的測(cè)量，提高了測(cè)試精度。4. 采用了封裝結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了敏感單元和參考單元的健壯性，使得結(jié)構(gòu)的抗干擾能力得到極大的提升。5. 采用串聯(lián)或者并聯(lián)的方式實(shí)現(xiàn)分布式的溫度傳感，可以根據(jù)待測(cè)的實(shí)際情況設(shè)計(jì)不同的傳感形式。6. 采用單模光纖作為該傳感體系的輸入輸出接口，使得體系與光纖系統(tǒng)兼容。本發(fā)明基于高Q光學(xué)微腔的溫度傳感器及其分布式其傳感網(wǎng)絡(luò)主要應(yīng)用在溫度的測(cè)量上，可在復(fù)雜、干擾性的環(huán)境中實(shí)現(xiàn)為溫度的有效測(cè)量。


圖1是本發(fā)明中基于高Q光學(xué)微腔的溫度傳感器的結(jié)構(gòu)圖； 圖2是本發(fā)明的溫度傳感器中參考微腔結(jié)構(gòu)單元的結(jié)構(gòu)圖3是本發(fā)明的分布式溫度傳感網(wǎng)絡(luò)并聯(lián)方式A方式中的測(cè)試微腔結(jié)構(gòu)單元的結(jié)構(gòu)圖。圖4是本發(fā)明的分布式溫度傳感網(wǎng)絡(luò)串聯(lián)方式B方式中的測(cè)試微腔結(jié)構(gòu)單元的結(jié)構(gòu)圖。圖5是本發(fā)明的分布式溫度傳感網(wǎng)絡(luò)并聯(lián)方式A的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6是本發(fā)明的分布式溫度傳感網(wǎng)絡(luò)串聯(lián)方式B的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施例。本發(fā)明基于高Q光學(xué)微腔的溫度傳感器的結(jié)構(gòu)
如圖1所示，基于高Q光學(xué)微腔的溫度傳感器?；诟逹光學(xué)微腔的溫度傳感器，包括可調(diào)諧激光器(或者寬譜光源)1、分束器2、參考微腔系統(tǒng)3、參考端光電探測(cè)器(或者光譜儀)4、測(cè)試微腔系統(tǒng)5、測(cè)試端光電探測(cè)器(或者光譜儀)6。所述的參考微腔系統(tǒng)3由耦合器7及光學(xué)微腔8構(gòu)成，耦合器可為錐形光纖耦合器、側(cè)拋光纖耦合器、棱鏡耦合器和波導(dǎo)帶狀耦合器的任何一種，且耦合器7及光學(xué)微腔8兩者之間的距離控制在有效的耦合范圍內(nèi)(200納米 2微米);所述的參考微腔系統(tǒng)用一個(gè)封裝結(jié)構(gòu)9封裝起來，其封裝采用折射率較低的紫外膠或者聚合物完全封裝，并且封裝層得厚度不能小于20微米。其中參考微腔系統(tǒng)3和測(cè)試微腔系統(tǒng)5的光學(xué)微腔系統(tǒng)為“高Q光學(xué)微腔”。所述的參考微腔系統(tǒng)3放置在一個(gè)溫度恒定的環(huán)境10之中，采用溫控或冰水混合物等實(shí)現(xiàn)該環(huán)境的溫度恒定控制。所述的測(cè)試微腔系統(tǒng)也是由耦合器7及光學(xué)微腔8構(gòu)成，同樣耦合器可為錐形光纖耦合器、側(cè)拋光纖耦合器、棱鏡耦合器和波導(dǎo)帶狀耦合器的任何一種，且耦合器7及光學(xué)微腔8兩者之間的距離控制在有效的耦合范圍內(nèi)(200納米 2 微米)；所述的測(cè)試微腔系統(tǒng)5用一個(gè)封裝結(jié)構(gòu)9封裝起來，其封裝采用折射率較低的紫外膠或者聚合物完全封裝，并且封裝層得厚度不能小于20微米。上述參考微腔系統(tǒng)3與測(cè)試微腔系統(tǒng)是相同的，都是由耦合器7及光學(xué)微腔8構(gòu)成，是并聯(lián)方式微腔系統(tǒng)。本發(fā)明基于高Q光學(xué)微腔的分布式溫度傳感網(wǎng)絡(luò)-并聯(lián)方式A的結(jié)構(gòu)
并聯(lián)方式A的結(jié)構(gòu)包括激光器1、分束器2、參考微腔系統(tǒng)3、分布式傳感網(wǎng)絡(luò)12。所述的分布式傳感網(wǎng)絡(luò)由多個(gè)測(cè)試微腔系統(tǒng)5構(gòu)成，各個(gè)測(cè)試微腔系統(tǒng)之間是并聯(lián)的關(guān)系。本發(fā)明基于高Q光學(xué)微腔的分布式溫度傳感網(wǎng)絡(luò)-串聯(lián)方式B的結(jié)構(gòu)
串聯(lián)方式B的結(jié)構(gòu)包括激光器1、分束器2、參考微腔系統(tǒng)3、分布式傳感網(wǎng)絡(luò)13。所述的所述的分布式傳感網(wǎng)絡(luò)由多個(gè)測(cè)試微腔系統(tǒng)6構(gòu)成，各個(gè)測(cè)試微腔系統(tǒng)之間是串聯(lián)的關(guān)系。所述的測(cè)試微腔系統(tǒng)6由耦合器7、下載耦合器10以及光學(xué)微腔8構(gòu)成，耦合器、下載耦合器以及光學(xué)微腔之間的耦合距離控制在有效的耦合范圍內(nèi)(200納米 2微米)。所述的測(cè)試微腔系統(tǒng)6用一個(gè)封裝結(jié)構(gòu)9封裝起來，封裝采用折射率較低的紫外膠或者聚合物完全封裝，并且封裝層得厚度不能小于20微米。實(shí)例
(1)激光器在本實(shí)例中激光器采用可調(diào)諧激光器，波段在1520nm 1570nm。激光器的頻率調(diào)制采用外部三角波的調(diào)制方式，調(diào)制頻率為50HZ，調(diào)制范圍為30GHZ。(2)參考微腔系統(tǒng)如圖2所示，本實(shí)例中選擇錐形光纖作為耦合器；光學(xué)微腔選擇直徑為200 600 μ m的玻璃微球諧振腔；耦合器與光學(xué)微腔兩者之間的耦合距離控制在20nm 1 μ m之間；封裝材料完全包裹耦合器與光學(xué)微腔，并構(gòu)成封裝結(jié)構(gòu)9，且封裝材料選用低折射率的紫外膠；溫度控制單元選用高精度的溫控單元，實(shí)現(xiàn)參考單元的溫度恒定。(3)測(cè)試微腔系統(tǒng)如圖3所示，本實(shí)例選擇錐形光纖作為耦合器；光學(xué)微腔選擇直徑為200 600 μ m的玻璃微球諧振腔；耦合器與光學(xué)微腔兩者之間的耦合距離控制在 20nm 1 μ m之間；封裝材料完全包裹耦合器與光學(xué)微腔，并構(gòu)成封裝結(jié)構(gòu)9，且封裝材料選用低折射率的紫外膠。(4)溫度傳感網(wǎng)絡(luò)B方式中的測(cè)試微腔系統(tǒng)如圖4所示，本實(shí)例選擇錐形光纖作為耦合器或下載耦合器；光學(xué)微腔選擇直徑為200 600 μ m的玻璃微球諧振腔；耦合器或下載耦合器與光學(xué)微腔之間的耦合距離控制在20nm 1 μ m之間；封裝材料完全包裹耦合器或下載耦合器與光學(xué)微腔，并構(gòu)成封裝結(jié)構(gòu)9，且封裝材料選用低折射率的紫外膠。(5)并聯(lián)式溫度傳感網(wǎng)絡(luò)如圖5所示，該并聯(lián)式溫度傳感網(wǎng)絡(luò)包括激光器1、分束器2、參考微腔系統(tǒng)3、分布式傳感網(wǎng)絡(luò)12 ；所述的分布式傳感網(wǎng)絡(luò)由多個(gè)測(cè)試微腔系統(tǒng)5 構(gòu)成，各個(gè)測(cè)試微腔系統(tǒng)之間是并聯(lián)的關(guān)系。(6)串聯(lián)式溫度傳感網(wǎng)絡(luò)如圖6所示，該串聯(lián)式溫度傳感網(wǎng)絡(luò)包括激光器1，、分束器2、參考微腔系統(tǒng)3、分布式傳感網(wǎng)絡(luò)13 ；所述的分布式傳感網(wǎng)絡(luò)由多個(gè)測(cè)試微腔系統(tǒng)6 構(gòu)成，各個(gè)測(cè)試微腔系統(tǒng)之間是串聯(lián)的關(guān)系。所述的測(cè)試微腔系統(tǒng)6由耦合器7、或下載耦合器10及光學(xué)微腔8構(gòu)成，耦合器、 或下載耦合器與光學(xué)微腔之間的耦合距離控制在有效的耦合范圍內(nèi)(200納米 2微米)。 所述的測(cè)試微腔系統(tǒng)6用一個(gè)封裝結(jié)構(gòu)9封裝起來，采用折射率較低的紫外膠或者聚合物完全封裝，并且封裝層得厚度不能小于20微米。本發(fā)明基于高Q光學(xué)微腔的溫度傳感器的工作原理
如圖1所示，本發(fā)明提出的溫度傳感器采用可調(diào)激光器光源。由光源1發(fā)出的激光作為信號(hào)源，經(jīng)過分束器2后分成兩束，其中一束入射到參考微腔系統(tǒng)3中，另外一束入射到測(cè)量微腔系統(tǒng)5中，參考微腔系統(tǒng)的諧振譜13和測(cè)量微腔系統(tǒng)的諧振譜14通過參考光電探測(cè)器4和測(cè)試端光電探測(cè)器6接受。在使用以前，首先校準(zhǔn)該傳感器記錄外界環(huán)境的溫度與參考微腔系統(tǒng)的溫度控制單元的溫度；接下來記錄參考微腔系統(tǒng)的諧振峰13的具體位置與測(cè)試微腔系統(tǒng)的諧振峰14的具體位置，并記錄兩者之間的間距。當(dāng)溫度發(fā)生變化的時(shí)候，參考微腔系統(tǒng)周圍的溫度由于溫度控制單元的存在而保持恒定。而測(cè)試微腔系統(tǒng)的溫度則隨著周圍溫度的改變而發(fā)生變化。周圍溫度的改變將會(huì)導(dǎo)致光學(xué)微腔的結(jié)構(gòu)參數(shù)的兩個(gè)核心變化
1)微腔折射率的變化，這是由于熱光效應(yīng)而發(fā)生的變化。2)微腔周長(zhǎng)的變化，這是由于熱膨脹效應(yīng)而發(fā)生的變化。這兩個(gè)核心的變化將會(huì)導(dǎo)致測(cè)試微腔系統(tǒng)的諧振位置的線性地漂移。而參考微腔系統(tǒng)的溫度由于被溫度控制單元控制在一個(gè)恒溫的狀態(tài)，其諧振峰的位置并不發(fā)生漂移。 因此，通過測(cè)試參考微腔系統(tǒng)與測(cè)試微腔系統(tǒng)的兩個(gè)諧振峰的間距的變化，就可測(cè)到其微腔系統(tǒng)所處環(huán)境的實(shí)際溫度。本發(fā)明基于高Q光學(xué)微腔的分布式溫度傳感網(wǎng)絡(luò) (1)并聯(lián)方式A的工作原理
如圖5所示，本發(fā)明提出的并聯(lián)式分布式溫度傳感網(wǎng)絡(luò)采用可調(diào)激光器光源。由光源 1發(fā)出的激光作為信號(hào)源，經(jīng)過分束器2后分成兩束，其中一束入射到參考微腔系統(tǒng)3中，另外一束入射到并聯(lián)式分布式傳感網(wǎng)絡(luò)12中。并經(jīng)過分束器分束，分到各自的測(cè)量微腔系統(tǒng) 5中。每個(gè)測(cè)量微腔系統(tǒng)分別放置在不同的待測(cè)位置，并通過光纖布線實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的連接。在使用以前，首先校準(zhǔn)該傳感器記錄各個(gè)分布的待測(cè)的外界環(huán)境的溫度與參考微腔系統(tǒng)的溫度控制單元的溫度；接下來記錄參考微腔系統(tǒng)的諧振峰的具體位置及各個(gè)測(cè)試微腔系統(tǒng)的諧振峰的具體位置，并記錄每個(gè)測(cè)試微腔系統(tǒng)與參考微腔系統(tǒng)諧振位置之間的間距。當(dāng)溫度發(fā)生變化的時(shí)候，參考微腔系統(tǒng)的周圍溫度由于溫度控制單元的存在而保持恒定。而測(cè)試微腔系統(tǒng)的溫度則隨著周圍溫度的改變而發(fā)生變化。因此，通過測(cè)試參考微腔系統(tǒng)與每個(gè)分布得測(cè)試微腔系統(tǒng)的諧振峰的間距的變化，就可測(cè)到每個(gè)測(cè)試微腔系統(tǒng)所處環(huán)境的實(shí)際溫度。這樣通過合理的分布每個(gè)測(cè)試微腔系統(tǒng)的位置，便可實(shí)現(xiàn)分布式溫度傳感網(wǎng)絡(luò)。(2)串并聯(lián)方式B的工作原理
如圖6所示，本發(fā)明提出的串聯(lián)式分布式溫度傳感網(wǎng)絡(luò)采用可調(diào)激光器光源。由光源 1發(fā)出的激光作為信號(hào)源，經(jīng)過分束器2后分成兩束，其中一束入射到參考微腔系統(tǒng)3中，另外一束入射到串聯(lián)式分布式傳感網(wǎng)絡(luò)13中。并通過串聯(lián)的方式，分到各自的測(cè)量微腔系統(tǒng) 6中。每個(gè)測(cè)量微腔系統(tǒng)分別放置在不同的待測(cè)位置，并通過光纖布線實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的連接。在使用以前，首先校準(zhǔn)該傳感器記錄各個(gè)分布的待測(cè)的外界環(huán)境的溫度與參考微腔系統(tǒng)的溫度控制單元的溫度；接下來記錄參考微腔系統(tǒng)的諧振峰的具體位置及各個(gè)測(cè)試微腔系統(tǒng)的諧振峰的具體位置，并記錄每個(gè)測(cè)試微腔系統(tǒng)與參考微腔系統(tǒng)諧振位置之間的間距。當(dāng)溫度發(fā)生變化的時(shí)候，參考微腔系統(tǒng)周圍的溫度由于溫度控制單元的存在而保持恒定。而測(cè)試微腔的溫度則隨著周圍溫度的改變而發(fā)生變化。因此，通過測(cè)試參考微腔系統(tǒng)與每個(gè)分布得測(cè)試微腔系統(tǒng)的諧振峰的間距的變化，就可測(cè)到每個(gè)測(cè)試微腔系統(tǒng)所處環(huán)境的實(shí)際溫度。這樣通過合理的分布每個(gè)測(cè)試微腔系統(tǒng)的位置，便可實(shí)現(xiàn)分布式溫度傳感網(wǎng)絡(luò)。
權(quán)利要求
1.一種基于高Q光學(xué)微腔的溫度測(cè)試方法，由光源(1)發(fā)出的激光作為信號(hào)源，經(jīng)過分束器(2)后分成兩束，其中一束入射到參考微腔系統(tǒng)(3)中，另外一束入射到測(cè)量微腔系統(tǒng) (5)中，通過參考端光電探測(cè)器(4)和測(cè)試端光電探測(cè)器(6)接受到參考微腔系統(tǒng)的諧振譜 (13)和測(cè)量微腔系統(tǒng)的諧振譜(14)；首先校準(zhǔn)記錄外界環(huán)境的溫度與參考微腔系統(tǒng)的溫度控制單元的溫度；接下來記錄參考微腔系統(tǒng)的諧振峰(13)的具體位置與測(cè)試微腔系統(tǒng)的諧振峰(14)的具體位置，并記錄兩者之間的間距；當(dāng)溫度發(fā)生變化的時(shí)，參考微腔系統(tǒng)周圍的溫度由溫度控制單元保持恒定；而測(cè)試微腔系統(tǒng)的溫度則隨著周圍溫度的改變而發(fā)生變化；周圍溫度的改變將會(huì)導(dǎo)致光學(xué)微腔的結(jié)構(gòu)參數(shù)發(fā)生兩個(gè)核心變化1)微腔折射率的變化，這是由于熱光效應(yīng)而發(fā)生的變化；2)微腔周長(zhǎng)的變化，這是由于熱膨脹效應(yīng)而發(fā)生的變化；這兩個(gè)核心的變化將會(huì)導(dǎo)致測(cè)試微腔系統(tǒng)的諧振位置的線性地漂移，而參考微腔系統(tǒng)的溫度保持恒溫的狀態(tài)，其諧振峰的位置并不發(fā)生漂移；通過測(cè)試參考微腔系統(tǒng)與測(cè)試微腔系統(tǒng)的兩個(gè)諧振峰的間距的變化，就可測(cè)到其微腔系統(tǒng)所處環(huán)境的實(shí)際溫度。
2.—種基于高Q光學(xué)微腔的溫度傳感器，包括激光器或?qū)捵V光源(1)、分束器(2 )、參考微腔系統(tǒng)(3)、參考端光電探測(cè)器或者參考端光譜儀(4)、測(cè)試微腔系統(tǒng)(5)、測(cè)試端光電探測(cè)器或者測(cè)試端光譜儀(6)；其特點(diǎn)是所述的參考微腔系統(tǒng)(3)由耦合器(7)及光學(xué)微腔(8)構(gòu)成，所述的參考微腔系統(tǒng)(3) 用一個(gè)封裝結(jié)構(gòu)(9)封裝起來；所述的封裝采用折射率較低的紫外膠或者聚合物完全封裝；所述的參考微腔系統(tǒng)(3)放置在一個(gè)溫度恒定的環(huán)境(10)之中，并采用溫度控制單元或冰水混合物控制該環(huán)境溫度為恒定溫度；所述的測(cè)試微腔系統(tǒng)(5)同樣由耦合器(7)及光學(xué)微腔(8)構(gòu)成，所述的測(cè)試微腔系統(tǒng) (5)用一個(gè)封裝結(jié)構(gòu)(9)封裝起來；所述的封裝采用折射率較低的紫外膠或者聚合物完全封裝。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于高Q光學(xué)微腔的溫度傳感器，其特點(diǎn)是所述的耦合器 (7)與光學(xué)微腔(8)兩者之間的距離范圍在200納米 2微米內(nèi)。
4.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于高Q光學(xué)微腔的溫度傳感器的分布式溫度傳感網(wǎng)絡(luò)，其特點(diǎn)是該傳感網(wǎng)絡(luò)通過光纖實(shí)現(xiàn)光路的布線，且各個(gè)基于光學(xué)微腔的溫度傳感器放置在不同的待測(cè)溫度位置；該傳感網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建有并聯(lián)式或串聯(lián)式連接光學(xué)微腔的溫度傳感ο
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的所述的基于高Q光學(xué)微腔的溫度傳感器的分布式溫度傳感網(wǎng)絡(luò)，其特征是所述的傳感網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建為并聯(lián)式連接光學(xué)微腔的溫度傳感器，是將光學(xué)微腔的溫度傳感器的若干個(gè)測(cè)試微腔系統(tǒng)之間并聯(lián)，且通過光纖布線實(shí)現(xiàn)各部件的連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的所述的基于高Q光學(xué)微腔的溫度傳感器的分布式溫度傳感網(wǎng)絡(luò)，其特征是所述的傳感網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建為串聯(lián)式連接光學(xué)微腔的溫度傳感器，是將光學(xué)微腔的溫度傳感器的若干個(gè)測(cè)試微腔系統(tǒng)之間串聯(lián)，且通過光纖布線實(shí)現(xiàn)各部件的連接。
全文摘要
本發(fā)明基于高Q光學(xué)微腔的溫度傳感器及其分布式傳感網(wǎng)絡(luò)。傳感器包括激光光源、分束器、參考微腔測(cè)試系統(tǒng)、探測(cè)器、以及參考微腔測(cè)試系統(tǒng)；所述的參考微腔系統(tǒng)由耦合器及光學(xué)微腔構(gòu)成，其特點(diǎn)是該系統(tǒng)被低折射率封裝起來，并通過溫度控制單元實(shí)現(xiàn)了該系統(tǒng)的溫度的恒定。所述的測(cè)試微腔由耦合器以及高Q光學(xué)微腔構(gòu)成，其特點(diǎn)是該系統(tǒng)被低折射率封裝起來。本發(fā)明提出的傳感網(wǎng)絡(luò)有兩種并聯(lián)和串聯(lián)構(gòu)建形式。本發(fā)明是利用光學(xué)微腔的高Q特性實(shí)現(xiàn)的溫度的高分辨測(cè)試，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，分辨率高、成本低等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01K11/32GK102435348SQ201110363600
公開日2012年5月2日 申請(qǐng)日期2011年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月17日
發(fā)明者嚴(yán)英占, 劉俊, 孟祥然, 徐鵬飛, 朱平, 楊玉華, 熊繼軍, 薛晨陽, 閆樹斌 申請(qǐng)人:中北大學(xué)