基于Fabry-Perot干涉仪的微型光纤风速仪

提出了一种由硅片和单模光纤(SMF)端面组成的法布里—珀罗(Fabry-Perot)干涉仪型风速计。风速计利用硅优越的热学和光学特性,当红外信号通过硅Fabry-Perot干涉仪时,可以通过红色二极管激光器注入的光束对硅Fabry-Perot干涉仪进行加热,而不会受到加热光的任何干扰。当传感器置于较强气流(风)中时,硅片热损失的增加,将会引起Fabry-Perot干涉仪光程的减小,从而导致输出光谱蓝移,风速越高,波长偏移越大。通过调节加热功率,可以改变风速计的响应范围和灵敏度。实验结果表明:在风速为4 m/s时,观察到波长偏移为-0.574 nm。当施加更大的加热功率时,预期会有更好的灵敏度。该传感器具有结构简单、成本低、响应快等特点。

光源加热型高灵敏度光纤热式风速计

针对光纤热式风速计需要专门的泵浦激光或加热电阻所带来的成本增加和操作不便,提出了基于光源自加热效应的高灵敏度光纤热式风速计。首先在单模光纤端面用紫外光固化胶制作法布里-珀罗干涉仪并将其作为传感探头;然后利用传感探头对输入宽带光源的吸收所产生的热量,获得自身较高的初始温度;最后测量传感探头在气流作用下温度降低及应变所引起的干涉光谱的波长漂移量,根据波长漂移量与风速的特定关系来实现风速测量。在0~7 m/s的风速范围内对传感探头进行测量,结果表明传感探头获得高达-3.13 nm/(m·s^(-1))的风速灵敏度,响应时间约为250 ms。