专利名称：一种基于pmf-flm光纤结构的高灵敏湿度传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于光纤传感技术领域，具体涉及一种基于PMF-FLM光纤结构的高灵敏湿度传感器。
背景技术：
在现代信息社会中，传感器是获取自然和生产领域中准确信息的主要途径与手段。传统传感器以其原理简单、测量准确度高、成本低等优点得到广泛应用，但在某些特殊如强电磁场或易燃易爆场合下，传统传感器难以进行有效检测，因此传统的传感器已无法满足现代科学技术发展的需要。与传统的传感器相比，光纤传感器具有耐腐蚀、抗电磁干扰、灵敏度高、体积小、适于易燃易爆环镜下使用以及便于多点多参量测量等优点，属于非接触、非破坏性测量。湿度是现代工农业中一个重要的物理量，对环境湿度的监测越来越受到人们的重视，对湿度传感器的环境适应性以及测量范围、响应速度、测量精度等主要指标的要求也越来越高。常规的湿度计存在着长期稳定性和互换性差的不足以及湿滞、漂移、抗污染能力差等缺点，在电力传输、核工业等领域受到限制，因此也无法满足现代科学技术发展的需要， 将光纤传感技术与湿度测量相结合，光纤湿度传感器相对于传统湿度传感器具有许多优势，如体积小、抗腐蚀、不受电磁干扰，适用于各种恶劣的环境等。基于PMF-FLM光纤结构的高灵敏湿度传感器采用保偏光纤与光纤耦合器熔接所得，制作简单，成本低廉，灵敏度高，可以用于多种环境下湿度参数的检测。本实用新型就是在保偏光纤表面涂覆一层均勻的湿度敏感材料来实现湿度传感。
实用新型内容针对现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种制作简单，成本低廉，灵敏度高的基于PMF-FLM光纤结构的高灵敏湿度传感器的技术方案。
所述的基于PMF-FLM光纤结构的高灵敏湿度传感器，其特征在于包括宽带光源、光谱仪、光纤2X2耦合器、保偏光纤、湿度敏感材料，所述的光纤2X2耦合器一侧的两个端口分别连接宽带光源和光谱仪，所述的光纤2X2耦合器另一侧分别与所述的保偏光纤的两端相熔接，形成一个光纤环镜结构，将所述的湿度敏感材料涂覆在保偏光纤表面。所述的一种基于PMF-FLM光纤结构的高灵敏湿度传感器，其特征在于所述的保偏光纤的直径为60-100 μ m,长度为30cm。所述的一种基于PMF-FLM光纤结构的高灵敏湿度传感器，其特征在于所述的保偏光纤是由包层直径为125 μ m的保偏光纤通过化学腐蚀得到的。所述的一种基于PMF-FLM光纤结构的高灵敏湿度传感器，其特征在于所述的湿度敏感材料的折射率随外界湿度变化而变化。本实用新型的有益效果利用光纤传输以及光纤环镜结构，使湿度传感器具有抗电磁干扰性等特点，仅使用保偏光纤和湿度敏感材料作为传感部分，使传感器结构紧凑简单、体积小、成本低，当保偏光纤包层通过化学腐蚀变细后，对外界湿度变化的灵敏度将大大增加，从而大大提高了检测的精度。
图1是本发明型的结构示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本实用新型做进一步说明。本实用新型是基于光纤环镜结构的湿度传感器，采用保偏光纤和耦合器熔接制得，在保偏光纤包层表面涂覆一层湿度敏感材料来实现湿度传感。如图所示，基于PMF-FLM光纤结构的高灵敏湿度传感器，包括宽带光源1、光谱仪 2、光纤2X2耦合器3、保偏光纤4、湿度敏感材料5。所述的光纤2X2耦合器3 —侧的两个端口分别连接宽带光源1和光谱仪2，所述的光纤2 X 2耦合器3另一侧分别与所述的保偏光纤4的两端相熔接，形成一个光纤环镜结构。所述的湿度敏感材料5涂覆在保偏光纤4 的表面。所述的保偏光纤4的直径为60-100 μ m,长度为30cm，是由包层直径为125 μ m的保偏光纤通过化学腐蚀得到的，湿度敏感材料的折射率随外界湿度变化而变化。首先将包层直径为125 μ m的保偏光纤通过化学腐蚀得到直径为60-100 μ m的保偏光纤，利用光纤熔接设备与光纤2X2耦合器一侧连接，在保偏光纤表面涂上一层湿度敏感材料，光纤2X2耦合器另一侧与宽带光源和光谱仪相连接，形成湿度传感装置。可以通过普通的工具和熔接设备完成，制作过程简单。本实用新型所述湿度传感器的工作方式为宽带光源发出的光进入光纤耦合器分成两束相向传输光传输进入光纤环镜，在光纤环镜中传播一周后再传输回光纤耦合器并从输出端口输出。由于保偏光纤的存在，导致光纤环镜中两束光相位差不同，从而使得光纤耦合器输出端输出的光谱存在若干个损耗峰，当外界的湿度变化时，湿度敏感的材料的折射率会发生相应的变化，从而导致耦合到保偏光纤纤芯中的导模发生变化，最终使得输出的传输光谱不同。利用光谱仪检测传输光谱的损耗峰移动，即可得到周围环境的湿度大小。本实用新型能够实现高灵敏度测量的关键技术为通过化学腐蚀得到包层直径 60-100 μ m的保偏光纤，并在保偏光纤的表面涂覆高分子湿敏材料，在相对湿度从20%到 0%变化工程中，湿度敏感材料的折射率相应从1. 45变化到1. 35。
权利要求1.一种基于PMF-FLM光纤结构的高灵敏湿度传感器，其特征在于包括宽带光源(1)、光谱仪O)、光纤2X2耦合器(3)、保偏光纤G)、湿度敏感材料(5)，所述的光纤2X2耦合器 ⑶一侧的两个端口分别连接宽带光源⑴和光谱仪O)，所述的光纤2X2耦合器(3)另一侧分别与所述的保偏光纤(4)的两端相熔接，形成一个光纤环镜结构，将所述的湿度敏感材料( 涂覆在保偏光纤的表面。
2.根据权利要求1所述的一种基于PMF-FLM光纤结构的高灵敏湿度传感器，其特征在于所述的保偏光纤的直径为60-100 μ m,长度为30cm。
3.根据权利要求1所述的一种基于PMF-FLM光纤结构的高灵敏湿度传感器，其特征在于所述的保偏光纤(4)是由包层直径为125 μ m的保偏光纤通过化学腐蚀得到的。
4.根据权利要求1所述的一种基于PMF-FLM光纤结构的高灵敏湿度传感器，其特征在于所述的湿度敏感材料(5)的折射率随外界湿度变化而变化。
专利摘要本实用新型属于光纤传感技术领域，具体涉及一种基于PMF-FLM光纤结构的高灵敏湿度传感器。本实用新型中用涂有均匀的湿敏材料的保偏光纤，放入由单模光纤与光纤耦合器组成光纤环镜中。本实用新型传感器装置的体积小，成本低、结构简单，灵敏度高，可广泛应用于多种环境下湿度参数的检测。
文档编号G01N21/41GK202083623SQ201120101570
公开日2011年12月21日 申请日期2011年4月8日 优先权日2011年4月8日
发明者梁厚慧, 王剑峰, 赵宇, 金永兴, 龚华平 申请人:中国计量学院