中文引用格式： 李莹洁，侯钰龙，沈三民，等. 基于侧向菲涅尔透镜耦合的光纤漏水传感器设计[J]. 电子技术应用，2023，49(8)：59-64.
英文引用格式： Li Yingjie，Hou Yulong，Shen Sanmin，et al. Design of optical fiber water leakage sensor based on lateral Fresnel lens coupling[J]. Application of Electronic Technique，2023，49(8)：59-64.
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目前，液漏检测广泛应用于水下装备的水密性测试、大型数据中心、半导体厂房、智能家居、图书馆等存在液体泄漏风险的场所，以及石油化工存储运输和输水管网的泄漏检测。针对不同的场所、安装环境和种类多样的被测液体，需要采用不同的液漏检测技术。
常见的泄漏检测方法有声波分析测漏法[1-2]、负压波[3]、应力波检测法[4]、光纤检测法[5-6]等，受限于特定的检测环境，上述测量方法在复杂空间中的作用收效甚微。光纤检测以其检测种类多，抗电磁干扰，且非电测量不会造成海水接触短路、漏电等天然优势，具有广阔的发展前景。利用光纤可实现分布式[7]或准分布式[8]检测，既可监测液漏信息也可实现漏点定位。
现有的光纤传感器中，将液体泄漏事件转换为温度或应变的转换过程是不具备实时性的，将极大影响系统的实时性能。近期有关学者研究提出了一种光纤多源扫描定位的准分布式漏水传感器[9]，基于光纤侧向耦合效应，通过缺陷耦合结构与LED灯带之间的传输介质变化直接反映泄漏事件，具有结构简单、测量成本低、响应速度快的优点。但受限于光纤侧耦合结构造成的损耗以及光源较大的发散角，使得耦合进光纤的光强太小，需要级联中继来增加测量距离，为获得更高的分辨率，需要更多的中继来实现。
菲涅耳透镜因其厚度薄、质量轻、体积小、透光性强等优点[10]被应用于应用光学的许多领域，如光学传感器系统的成像和光电集成[11-12]。由于上述光纤传感器所用LED光源发散角太大，光源通过微米级的耦合结构进入光纤的光强极低，需使用中继才能增加传输距离。为增大进入光纤的光强、提高分辨率，且不会增加中继的使用，需设计一种能使光源有较强的汇聚作用，能满足上述要求的、适用于上述准分布式传感器光源的菲涅尔透镜。
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作者信息：
李莹洁，侯钰龙，沈三民，刘艳芳，苑佳馨
（中北大学 仪器科学与动态测试教育部重点实验室，山西 太原 030051）
