仪器仪表学报

作者：李太文，刘志远，韩博，廖祖浩，张俊哲

单位：李太文,1.东北大学秦皇岛分校控制工程学院秦皇岛066004； 2.河北省微纳精密光学传感与检测技术重点实验室 秦皇岛066004,,刘志远,2.河北省微纳精密光学传感与检测技术重点实验室 秦皇岛066004； 3.东北大学信息科学与工程学院沈阳110819,,韩博,1.东北大学秦皇岛分校控制工程学院秦皇岛066004； 2.河北省微纳精密光学传感与检测技术重点实验室 秦皇岛066004； 3.东北大学信息科学与工程学院沈阳110819,hanbo@neuq.edu.cn,廖祖浩,1.东北大学秦皇岛分校控制工程学院秦皇岛066004； 2.河北省微纳精密光学传感与检测技术重点实验室 秦皇岛066004,,张俊哲,1.东北大学秦皇岛分校控制工程学院秦皇岛066004； 2.河北省微纳精密光学传感与检测技术重点实验室 秦皇岛066004,

关键词：光纤流速传感器;流速测量;游标效应;法布里-珀罗腔;PDMS

基金：国家自然科学基金(62375045)、中央高校基本科研业务费国家项目培育基金（N2423022）、河北省自然科学基金(F2023501004)项目资助

针对传统光纤热式流速传感器在高流速区域灵敏度低、流速测量上限低的问题，一种基于游标效应和热敏材料的高灵敏度光纤热式流速传感方法被提出，该方法所采用的光纤传感器由SMF与末端填充热敏材料的HCF熔接而成，传感器利用热敏材料的高温度敏感特性实现了对传感器灵敏度的第1级增敏，同时，SMF和热敏材料端面构建的级联FPI结构形成了游标效应，利用游标效应的增敏特性实现了对传感器灵敏度的第2级增敏，通过灵敏度的两级增敏机制，传感器在高流速区域的流速传感灵敏度被提高，同时，传感器的流速测量上限也被提升。采用PDMS为热敏材料，对所提出的高灵敏度光纤热式流速传感方法的传感性能进行了理论分析，同时对传感器制备工艺进行了研究，制备了传感器实物，并对传感器的灵敏度、最大流速测量值、重复性等传感性能进行了试验分析。试验结果表明，传感器具备1.399nm/℃的温度灵敏度特性，传感器的最大流速测量值达到25m/s，范围为17~25m/s，传感器响应曲线具有良好的线性度（R2=0.99），流速传感灵敏度达到1.45nm/(m·s-1)，灵敏度的重复性偏差仅为1.24%，具有良好的一致性。基于高灵敏度和高流速测量上限的优势，以及体积微型化的特点，该流速传感方法在工业应用领域具有良好的应用潜力。

来源：2025年第6期

《仪器仪表学报》期刊编辑部

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