本实用新型属于光纤传感技术领域，具体涉及一种在非栅区涂覆聚酰亚胺的光纤光栅湿度传感器。
背景技术：
湿度是一个重要的物理参量，湿度测量在工业生产、农业、医疗、气象分析、航空航天领域有着广泛的应用。行业中对湿度测量有着严格的要求，包括湿度传感器的环境适应性、测量范围、响应速度、测量精度等重要指标。目前，市场上起主导地位的是电学式湿度传感器，包括电阻式、电容式等，优点是测量精度高、响应速度快且信号易于控制和处理。但电学式湿度传感器长期稳定性和互换性差，在强电磁干扰环境下不能正常工作，只能进行单点测量都局限了自身进一步发展。
近年来，光纤传感技术发展迅猛，受到人们越来越多的关注，与传统的电子式传感器相比，光纤式传感器在灵敏度、响应时间、动态测量范围等方面均有很大的提升，且有质量轻、体积小、抗电磁干扰、电绝缘、耐腐蚀等优点，广泛的应用于农业仓储、航空航天、机械制造等领域。
光纤布拉格光栅湿度传感器是一种新型的湿度传感器，目前已有研究利用聚酰亚胺作为涂覆材料来增强光纤光栅的湿敏性，实现湿度参量的感知和传递。公知的湿度传感器(例如CN202869694U)，其设计方法是将聚酰亚胺溶液直接涂覆在光纤光栅栅区的，经高温热固化设计，这种方法容易造成光纤光栅的断裂；同时光纤栅区直接涂覆易受材料受力不均及边缘翘曲的影响，从而出现啁啾现象，影响传感器的实用监测。另外公知的湿度传感器(例如CN102393359A)提出了采用吸水膨胀的水凝胶材料与光纤光栅相结合的结构，虽然避免了光栅的直接涂覆，但封装结构复杂，应变传递效率不高导致灵敏度低，且该传感器湿滞性不好，影响传感器对湿度的精确检测。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于针对现有技术中存在的问题提供一种在非栅区涂覆聚酰亚胺的光纤光栅湿度传感器，该湿度传感器将聚酰亚胺覆在光纤光栅两端的非栅区部分，可避免直接涂敷栅区造成固化后的栅区断裂以及材料受力不均及边缘翘曲导致的光栅啁啾现象，能够进一步提高光纤光栅湿度传感器的成品率和性能。
本实用新型的技术方案是：
一种在非栅区涂覆聚酰亚胺的光纤光栅湿度传感器，包括单模光纤和镂空基板，单模光纤固定在镂空基板上，所述的单模光纤用UV紫外胶固定在镂空基板上，在镂空基板上中间镂空部分的单模光纤上激光刻写有布拉格光纤光栅，布拉格光纤光栅两端的非栅区部分分别覆有聚酰亚胺薄膜，形成“聚酰亚胺薄膜-光纤光栅-聚酰亚胺薄膜”结构。
具体的，所述的布拉格光纤光栅的栅区长1cm。
具体的，所述的布拉格光纤光栅两端的聚酰亚胺薄膜与光纤光栅的距离分别为0.5cm，聚酰亚胺薄膜为长2cm、宽1cm的矩形长条，其厚度为0.05mm。
具体的，所述的镂空基板为长10cm、宽5cm的矩形，其镂空部分位于正中间为长7cm，宽3cm的矩形。
具体的，所述的“聚酰亚胺薄膜-光纤光栅-聚酰亚胺薄膜”结构先施加预应力，使得该结构拉伸0.4-0.6nm，然后通过UV紫外胶固定在镂空基板上。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：1、采用“聚酰亚胺薄膜-光纤光栅-聚酰亚胺薄膜”非栅区涂覆式结构制作湿度传感器，可以不破坏光纤光栅的栅区，保证光纤光栅本身的带宽和反射率不受湿敏薄膜固化收缩的影响，能有效提高湿度传感器的成品率，且感湿性能不受影响；2、使用镂空基板可以增大聚酰亚胺湿敏薄膜与空气接触的面积，使得传感器更真实有效的反映环境湿度；3使用紫外胶固定“聚酰亚胺薄膜-光纤光栅-聚酰亚胺薄膜”结构之前给予布拉格光纤光栅一定的预应力可以使光纤光栅在较宽的湿度范围内保持拉伸的状态。
本实用新型通过改进聚酰亚胺的涂覆工艺进一步提高光纤光栅湿度传感器的成品率和综合性能；同时避免了现有技术中存在的缺点实现湿度传感技术，具有结构简单、精度高、测量速度快、耐高温、抗腐蚀等优点，可实现多点准分布式传感，有着广阔的应用前景。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
1、单模光纤2、布拉格光纤光栅3、镂空基板4、聚酰亚胺薄膜
5、UV紫外胶。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施对本实用新型的光纤光栅湿度传感器结构做进一步详细的说明。
如图1所示为一种在非栅区涂覆聚酰亚胺的光纤光栅湿度传感器结构示意图，包括单模光纤1和镂空基板3，单模光纤1固定在镂空基板3上，所述的单模光纤1用UV紫外胶5固定在镂空基板3上，在镂空基板3上中间镂空部分的单模光纤1上激光刻写有布拉格光纤光栅2，布拉格光纤光栅2两端的非栅区部分分别覆有聚酰亚胺薄膜4，形成“聚酰亚胺薄膜-光纤光栅-聚酰亚胺薄膜”结构。所述的“聚酰亚胺薄膜-光纤光栅-聚酰亚胺薄膜”结构先施加预应力，使得该结构拉伸0.4-0.6nm，然后通过UV紫外胶5固定在镂空基板3上。
所述的布拉格光纤光栅2的栅区长1cm，所述的布拉格光纤光栅2两端的聚酰亚胺薄膜4与光纤光栅2的距离分别为0.5cm，聚酰亚胺薄膜4为长2cm、宽1cm的矩形长条，其厚度为0.05mm。所述的镂空基板3为长10cm、宽5cm的矩形，其镂空部分位于正中间为长7cm，宽3cm的矩形。
实验过程制作本实用新型所述的湿度传感器时，使用的聚酰亚胺溶液为低温型聚酰亚胺溶液，热分解温度为256℃，成膜后在25℃的吸水率为0.3％。按照附图1在光纤光栅两端定量涂覆聚酰亚胺溶液之后放入鼓风干燥箱进行热固化处理，80℃保持30分钟，120℃保持30分钟，150℃保持30分钟，180℃保持30分钟，200℃保持20分钟。热固化后聚酰亚胺成厚度为0.05mm淡黄褐色薄膜，将薄膜修剪成长2cm、宽1cm的矩形长条。之后将“聚酰亚胺薄膜-光纤光栅-聚酰亚胺薄膜”结构放置在位移平移台上，单模光纤一端通过法兰盘与光谱仪相连，通过调整位移平移台并观察光谱仪上布拉格光纤光栅中心波长的变化将光纤光栅的波长拉伸0.5nm，然后用UV紫外胶将“聚酰亚胺薄膜-光纤光栅-聚酰亚胺薄膜”结构固定在镂空基板上制成两片式光纤光栅湿度传感器。
本实用新型所述的光纤光栅湿度传感器可通过解调系统实现环境湿度的监测。整个解调系统由电脑(解调软件)、光纤光栅解调仪和可程式恒温恒湿箱构成。将待测试的光纤光栅湿度传感器放置在可程式恒温恒湿箱中，一端伸出与光纤光栅解调仪相连。解调仪的精度为1pm，与电脑通过网络端口相连，用电脑上的解调软件来检测光纤光栅波长随温湿度箱相对湿度的变化。通过改变可程式恒温恒湿箱内的相对湿度，可以测得特定温度下湿度传感器的湿敏系数。通过这套解调系统可以将该湿度传感器用于单点测量或组网分布式传感来监测环境湿度的动态变化。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。