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、測量準確度高、成本低等優(yōu)點得到廣泛應用，但在某些特殊如強電磁場或易燃易爆場合下，傳統(tǒng)傳感器難以進行有效檢測，因此傳統(tǒng)的傳感器已無法滿足現(xiàn)代科學技術(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多參量測量等優(yōu)點，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)境適應性以及測量范圍、響應速度、測量精度等主要指標的要求也越來越高。常規(guī)的濕度計存在著長期穩(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，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?；赑MF-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現(xiàn)濕度傳感。

實用新型內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本實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，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，當保偏光纖包層通過化學腐蝕變細后，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。
具體實施方式
下面結(jié)合說明書附圖對本實用新型做進一步說明。本實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)出的光進入光纖耦合器分成兩束相向傳輸光傳輸進入光纖環(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損耗峰，當外界的濕度變化時，濕度敏感的材料的折射率會發(fā)生相應的變化，從而導致耦合到保偏光纖纖芯中的導模發(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:中國計量學院