專利名稱：一種基于pmf-flm光纖結(jié)構(gòu)的高靈敏濕度傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于光纖傳感技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于PMF-FLM光纖結(jié)構(gòu)的高靈敏濕度傳感器。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)代信息社會中，傳感器是獲取自然和生產(chǎn)領(lǐng)域中準(zhǔn)確信息的主要途徑與手段。傳統(tǒng)傳感器以其原理簡單、測量準(zhǔn)確度高、成本低等優(yōu)點(diǎn)得到廣泛應(yīng)用，但在某些特殊如強(qiáng)電磁場或易燃易爆場合下，傳統(tǒng)傳感器難以進(jìn)行有效檢測，因此傳統(tǒng)的傳感器已無法滿足現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的需要。與傳統(tǒng)的傳感器相比，光纖傳感器具有耐腐蝕、抗電磁干擾、靈敏度高、體積小、適于易燃易爆環(huán)鏡下使用以及便于多點(diǎn)多參量測量等優(yōu)點(diǎn)，屬于非接觸、非破壞性測量。濕度是現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)中一個(gè)重要的物理量，對環(huán)境濕度的監(jiān)測越來越受到人們的重視，對濕度傳感器的環(huán)境適應(yīng)性以及測量范圍、響應(yīng)速度、測量精度等主要指標(biāo)的要求也越來越高。常規(guī)的濕度計(jì)存在著長期穩(wěn)定性和互換性差的不足以及濕滯、漂移、抗污染能力差等缺點(diǎn)，在電力傳輸、核工業(yè)等領(lǐng)域受到限制，因此也無法滿足現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的需要， 將光纖傳感技術(shù)與濕度測量相結(jié)合，光纖濕度傳感器相對于傳統(tǒng)濕度傳感器具有許多優(yōu)勢，如體積小、抗腐蝕、不受電磁干擾，適用于各種惡劣的環(huán)境等。基于PMF-FLM光纖結(jié)構(gòu)的高靈敏濕度傳感器采用保偏光纖與光纖耦合器熔接所得，制作簡單，成本低廉，靈敏度高，可以用于多種環(huán)境下濕度參數(shù)的檢測。本實(shí)用新型就是在保偏光纖表面涂覆一層均勻的濕度敏感材料來實(shí)現(xiàn)濕度傳感。

實(shí)用新型內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本實(shí)用新型的目的在于提供一種制作簡單，成本低廉，靈敏度高的基于PMF-FLM光纖結(jié)構(gòu)的高靈敏濕度傳感器的技術(shù)方案。
所述的基于PMF-FLM光纖結(jié)構(gòu)的高靈敏濕度傳感器，其特征在于包括寬帶光源、光譜儀、光纖2X2耦合器、保偏光纖、濕度敏感材料，所述的光纖2X2耦合器一側(cè)的兩個(gè)端口分別連接寬帶光源和光譜儀，所述的光纖2X2耦合器另一側(cè)分別與所述的保偏光纖的兩端相熔接，形成一個(gè)光纖環(huán)鏡結(jié)構(gòu)，將所述的濕度敏感材料涂覆在保偏光纖表面。所述的一種基于PMF-FLM光纖結(jié)構(gòu)的高靈敏濕度傳感器，其特征在于所述的保偏光纖的直徑為60-100 μ m,長度為30cm。所述的一種基于PMF-FLM光纖結(jié)構(gòu)的高靈敏濕度傳感器，其特征在于所述的保偏光纖是由包層直徑為125 μ m的保偏光纖通過化學(xué)腐蝕得到的。所述的一種基于PMF-FLM光纖結(jié)構(gòu)的高靈敏濕度傳感器，其特征在于所述的濕度敏感材料的折射率隨外界濕度變化而變化。本實(shí)用新型的有益效果利用光纖傳輸以及光纖環(huán)鏡結(jié)構(gòu)，使?jié)穸葌鞲衅骶哂锌闺姶鸥蓴_性等特點(diǎn)，僅使用保偏光纖和濕度敏感材料作為傳感部分，使傳感器結(jié)構(gòu)緊湊簡單、體積小、成本低，當(dāng)保偏光纖包層通過化學(xué)腐蝕變細(xì)后，對外界濕度變化的靈敏度將大大增加，從而大大提高了檢測的精度。

圖1是本發(fā)明型的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合說明書附圖對本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。本實(shí)用新型是基于光纖環(huán)鏡結(jié)構(gòu)的濕度傳感器，采用保偏光纖和耦合器熔接制得，在保偏光纖包層表面涂覆一層濕度敏感材料來實(shí)現(xiàn)濕度傳感。如圖所示，基于PMF-FLM光纖結(jié)構(gòu)的高靈敏濕度傳感器，包括寬帶光源1、光譜儀 2、光纖2X2耦合器3、保偏光纖4、濕度敏感材料5。所述的光纖2X2耦合器3 —側(cè)的兩個(gè)端口分別連接寬帶光源1和光譜儀2，所述的光纖2 X 2耦合器3另一側(cè)分別與所述的保偏光纖4的兩端相熔接，形成一個(gè)光纖環(huán)鏡結(jié)構(gòu)。所述的濕度敏感材料5涂覆在保偏光纖4 的表面。所述的保偏光纖4的直徑為60-100 μ m,長度為30cm，是由包層直徑為125 μ m的保偏光纖通過化學(xué)腐蝕得到的，濕度敏感材料的折射率隨外界濕度變化而變化。首先將包層直徑為125 μ m的保偏光纖通過化學(xué)腐蝕得到直徑為60-100 μ m的保偏光纖，利用光纖熔接設(shè)備與光纖2X2耦合器一側(cè)連接，在保偏光纖表面涂上一層濕度敏感材料，光纖2X2耦合器另一側(cè)與寬帶光源和光譜儀相連接，形成濕度傳感裝置?？梢酝ㄟ^普通的工具和熔接設(shè)備完成，制作過程簡單。本實(shí)用新型所述濕度傳感器的工作方式為寬帶光源發(fā)出的光進(jìn)入光纖耦合器分成兩束相向傳輸光傳輸進(jìn)入光纖環(huán)鏡，在光纖環(huán)鏡中傳播一周后再傳輸回光纖耦合器并從輸出端口輸出。由于保偏光纖的存在，導(dǎo)致光纖環(huán)鏡中兩束光相位差不同，從而使得光纖耦合器輸出端輸出的光譜存在若干個(gè)損耗峰，當(dāng)外界的濕度變化時(shí)，濕度敏感的材料的折射率會發(fā)生相應(yīng)的變化，從而導(dǎo)致耦合到保偏光纖纖芯中的導(dǎo)模發(fā)生變化，最終使得輸出的傳輸光譜不同。利用光譜儀檢測傳輸光譜的損耗峰移動，即可得到周圍環(huán)境的濕度大小。本實(shí)用新型能夠?qū)崿F(xiàn)高靈敏度測量的關(guān)鍵技術(shù)為通過化學(xué)腐蝕得到包層直徑 60-100 μ m的保偏光纖，并在保偏光纖的表面涂覆高分子濕敏材料，在相對濕度從20%到 0%變化工程中，濕度敏感材料的折射率相應(yīng)從1. 45變化到1. 35。
權(quán)利要求1.一種基于PMF-FLM光纖結(jié)構(gòu)的高靈敏濕度傳感器，其特征在于包括寬帶光源(1)、光譜儀O)、光纖2X2耦合器(3)、保偏光纖G)、濕度敏感材料(5)，所述的光纖2X2耦合器 ⑶一側(cè)的兩個(gè)端口分別連接寬帶光源⑴和光譜儀O)，所述的光纖2X2耦合器(3)另一側(cè)分別與所述的保偏光纖(4)的兩端相熔接，形成一個(gè)光纖環(huán)鏡結(jié)構(gòu)，將所述的濕度敏感材料( 涂覆在保偏光纖的表面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于PMF-FLM光纖結(jié)構(gòu)的高靈敏濕度傳感器，其特征在于所述的保偏光纖的直徑為60-100 μ m,長度為30cm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于PMF-FLM光纖結(jié)構(gòu)的高靈敏濕度傳感器，其特征在于所述的保偏光纖(4)是由包層直徑為125 μ m的保偏光纖通過化學(xué)腐蝕得到的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于PMF-FLM光纖結(jié)構(gòu)的高靈敏濕度傳感器，其特征在于所述的濕度敏感材料(5)的折射率隨外界濕度變化而變化。
專利摘要本實(shí)用新型屬于光纖傳感技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于PMF-FLM光纖結(jié)構(gòu)的高靈敏濕度傳感器。本實(shí)用新型中用涂有均勻的濕敏材料的保偏光纖，放入由單模光纖與光纖耦合器組成光纖環(huán)鏡中。本實(shí)用新型傳感器裝置的體積小，成本低、結(jié)構(gòu)簡單，靈敏度高，可廣泛應(yīng)用于多種環(huán)境下濕度參數(shù)的檢測。
文檔編號G01N21/41GK202083623SQ201120101570
公開日2011年12月21日 申請日期2011年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月8日
發(fā)明者梁厚慧, 王劍峰, 趙宇, 金永興, 龔華平 申請人:中國計(jì)量學(xué)院