光纤法珀压力传感器专利分析

2019.19科学技术创新光纤法珀压力传感器专利分析

夏丹丹

张珊(等同第一作者)

（国家知识产权局专利局专利审查协作四川中心，四川成都610213

1概述光纤珐珀（Fabry-Perot,F-P ）压力传感器的主要传感结构是由两反射平面构成的珐珀腔，外界压力作用于珐珀压力传感器使其腔长发生变化，通过解调腔长的变化即可得到外界压力的变化。根据光纤珐珀传感器的构造不同，可以把光纤珐珀传感

器分为本征型光纤法珀传感器、

非本征型光纤法珀传感器和线型复合腔光纤法珀传感器。

1.1本征型光纤法珀传感器又叫做内腔式光纤法珀传感器，在珐珀腔两端分别镀上高反膜，珐珀腔腔体内依然为光纤材料。由于干涉腔体为传感光纤，所以降低了其与单模光纤耦合过程中的光波损耗，并且光会一直在纤芯中传播，在这个过程中产生的光功率损耗也可忽略不计，所以本征型光纤法珀传感器的珐珀腔长可以较大。

1.2非本征型光纤法珀压力传感器的珐珀腔腔体内材料为空气或其他非光纤材料，可以根据需求人为的设计和调整腔长L ，且由于珐珀腔内是折射率为1的空气，介质稳定不易受干扰。根据珐珀腔感受压力的位置不同，非本征型光纤珐珀压力传感器可以分为侧壁式光纤珐珀压力传感器和膜片式光纤珐珀压力传感器。侧壁式感压传感器是珐珀腔侧壁受压使珐珀腔腔长变化，膜片式感压传感器是膜片作为珐珀腔的一个反射平板，膜片受压内陷，则珐珀腔腔长变短。

1.3线型复合腔光纤法珀传感器是一种本征型和非本征型的复合结构，集成了本征型光纤法珀传感器和非本征光纤法珀传感器型的特点，将法珀腔段的光纤用导管代替所成，导管的外径与光纤的外径相同。这种结构要求对导管的加工精度非常高，在实际制作过程存在很大的难度。

2光纤法珀压力传感器发展状况

本文基于DWPI 数据库和CNABS 专利数据库，

结合关键词和分类号对“光纤法珀压力传感器”技术领域相关专利进行检索。对得到的专利数据样本进行去噪、人工筛选、标引获得最终需要分析的专利数据样本，并进行专利申请态势和地域分布、主要申请人和核心专利以及技术演进分析。

2.1专利申请态势和地域分布

图1反映了全球范围内和中国国内的申请量年度变化趋势，从该图可以看出，1993年之前，由于处于技术发展初期，涉

及光纤法珀压力传感器的专利申请保持在20篇以下，

且基本是国外申请，其原因在于将光纤法珀传感器应用于压力检测领域的起步较晚。1993-2009年之间，随着技术的进步以及相关技术的广泛研究，全球申请量得到了大幅增长，其中主要是国外申请，中国申请则处于萌芽阶段。在2009年以后，全球申请量进一步快速增长，而中国申请量则出现爆炸式增长，这反映出中国对光纤法珀压力传感器的研究日益加深。图2反映了光纤法珀压力传感器专利申请来源国或地区分布，从图中可以看出，申请来源国或地区排名靠前的依次为中国、美国、日本、英国、德国，这反映了这些国家或地区在该技术领域的技术实力情况。中国和美国在该领域的实力明显较强，均占有百分之三十以上的专利申请量；其次，日本的实力也不容小觑，总量上与英国差别不大，技术研究势力旗鼓相当。

2.2主要申请人分析

通过对申请人的申请量进行分析，得到光纤法珀压力传感器领域的国内前10位申请人的申请量排名情况如图3所示。从该图可以看出国内申请人排行第一的是天津大学，其对光纤法布里-珀罗压力传感器及其制作方法进行了大量的研究；仅次于天津大学的是中国计量大学，其主要致力于通过改进光纤

作者简介：夏丹丹（1991-），女，硕士，主要从事力学领域专利审查工作。张珊（1992-），女，硕士，主要从事动平衡领域专利审查

工作。张珊对本文的贡献等同于夏丹丹，同为第一作者。联系人：夏丹丹，硕士，主要从事力学领域专利审查工作。

摘

要：光纤法珀压力传感器是一种基于多束光干涉原理的光纤传感器，主要通过测量珐珀腔的腔长变化来测量外界压力。

相较于传统的电子压力传感器，光纤法珀压力传感器具有体积小、便于信号传输等优点，成为目前光纤传感器领域的研究热点。

本文通过阐述原理，按技术分支进行统计，基于CNABS 中文检索数据库以及DWPI 数据库，通过检索、筛选、统计和分析国内外申请的与光纤法珀压力传感器相关的发明和实用新型专利，梳理了光纤法珀压力传感器的发展脉络，同时，对光纤法珀压力传感器的核心专利和重要申请人进行了分析。

关键词：光纤；法珀；压力；检测Abstract:The fiber Fabry -Perot pressure sensor is a kind of fiber -optic sensors based on the principle of multi -beam optical interference.It mainly measures the external pressure by measuring the change of the cavity length of the Fabry-Perot pared with traditional electronic pressure sensor,the fiber Fabry -Perot pressure sensor has a small size and easy signal transmission.It has become a research hotspot in the field of fiber-optic sensors.In this paper,the development of optical fiber Fabry-Perot pressure sensor is summarized by explaining the principle,statistics according to the technical branches,and analysis of the domestic and foreign patents related to optical fiber Fabry -Perot pressure sensor.At the same time,the core patents and applications of optical fiber Fabry-Perot pressure sensor are summarized.

key words:Fiber ；Fabry-Perot ；Pressure ；Measurement 中图分类号：TP212,T-18文献标识码：A 文章编号：2096-4390（2019）19-0153-02153--