基于光纖布拉格光柵的濕度傳感器研究.pdf

1、光纖布拉格光柵傳感器是近年來(lái)在傳感技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展的前沿課題。此種傳感器除了具有普通光纖傳感器的許多優(yōu)點(diǎn)外，更具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：采用波長(zhǎng)這一絕對(duì)參量對(duì)外界參量進(jìn)行編碼，測(cè)量信號(hào)不受光源起伏、光纖彎曲損耗等因素的影響；尺寸小巧，易于埋入材料內(nèi)部和復(fù)雜設(shè)備內(nèi)部，可獲得對(duì)其內(nèi)部溫度和應(yīng)變等信息；可采用波分復(fù)用技術(shù)將多個(gè)傳感器串接在一根光纖里，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)分布式測(cè)量，易于組網(wǎng)。 空氣濕度與人類(lèi)關(guān)系密切。隨著工農(nóng)業(yè)，國(guó)防、科技及整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展

2、，對(duì)環(huán)境濕度的控制和檢測(cè)越來(lái)越受到人們的重視，市場(chǎng)也越來(lái)越大。在石油化工、電力、紡織等領(lǐng)域中，往往涉及易燃、易爆場(chǎng)合的溫/濕度測(cè)量問(wèn)題，對(duì)傳感器的阻燃、防爆性能提出特殊要求，光纖光柵傳感由于具有本質(zhì)安全防爆特性，抗電磁干擾能力強(qiáng)，在上述場(chǎng)合能夠發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，具有廣闊的應(yīng)用前景。 本文研制了一種新型的光纖布拉格光柵濕度傳感器。其設(shè)計(jì)思想是，在光纖布拉格光柵上涂上一層聚酰亞胺(PI)，聚酰亞胺(PI)為濕敏材料，它吸收空氣中的水蒸氣會(huì)

3、發(fā)生膨脹，引起光纖布拉格光柵的軸向應(yīng)力變化，光柵的反射峰位置發(fā)生波長(zhǎng)漂移，通過(guò)確定反射峰波長(zhǎng)位置可獲得空氣中的濕度信息，從而對(duì)濕度傳感。理論分析表明，布拉格波長(zhǎng)的漂移量與濕度呈明顯的線(xiàn)性關(guān)系；光纖布拉格光柵纖芯橫截面半徑、濕敏材料涂層厚度與傳感器靈敏度之間的關(guān)系是：纖芯橫截面半徑越小，傳感器靈敏度越高；濕敏材料涂層越厚，光纖光柵的濕度靈敏度越高。 實(shí)驗(yàn)中所用光纖直徑相同，均為125μm，采用兩種不同厚度的聚酰亞胺薄膜涂覆光纖布拉