一种基于空芯光纤和无芯光纤的光纤温度和湿度传感器的制作方法

本实用新型涉及一种光纤传感器，尤其涉及一种基于空芯光纤和无芯光纤的光纤温度和湿度传感器。

背景技术：

温度和湿度测量在我们的日常生产活动中十分重要。随着光纤技术的发展，光纤传感器因其灵敏度高、抗电磁干扰、电绝缘性好、耐腐蚀、体积小、重量轻等优点被广泛应用。

测量温度的光纤传感器有很多种，例如分布式光纤温度传感器、光纤光栅温度传感器、光纤荧光温度传感器、干涉型光纤温度传感器等，测量湿度的光纤传感器也有很多种，例如氯化锂掺杂聚酰亚胺的光纤湿度传感器；但是其聚酰亚胺涂层需要将高纯度的氯化锂（licl）掺入聚酰亚胺前驱体聚酰胺酸（paa）中制成,质量比licl：paa为0.001~0.01，这个制备过程比较繁琐。再如基于螺旋游丝的光纤湿度传感器；但是其螺旋游丝敏感元件包括腔体，设置在腔体内的芯轴，螺旋方式绕在芯轴上的游丝，而且其内部还得按照一定方式连接，故结构比较复杂。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了克服上述产生的问题，满足实际的工作需求，提出一种基于空芯光纤和无芯光纤的光纤温度和湿度传感器，该传感器具有灵敏度高，制造简单，成本低等优点。

为了解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案为：一种基于空芯光纤和无芯光纤的光纤温度和湿度传感器，包括宽带光源（1）、入射单模光纤（2）、空芯光纤（3）、琼脂（4）、无芯光纤（5）、出射单模光纤（6）、光谱仪（7）；宽带光源（1）的输出端与入射单模光纤（2）的左端连接，入射单模光纤（2）的右端与空芯光纤（3）的左端连接，无芯光纤（5）的右端与出射单模光纤（6）的左端连接，出射单模光纤（6）的右端与光谱仪（7）相连；其特征在于，空芯光纤（3）的右端与无芯光纤（5）的左端相连，无芯光纤（5）的外壁镀有琼脂（4）。

本实用新型所述的宽带光源（1），波长范围为1460nm-1620nm。

本实用新型所述的空芯光纤（3），其空芯直径是20μm，包层直径是125μm，长度为2mm。

本实用新型所述的无芯光纤（5），其空芯直径是125μm，长为10mm至20mm。

本实用新型所述的光谱仪（7），其最大的分辨率为10pm。

本实用新型的有益效果为：传感头仅需在光纤熔接机上制作，制造简单，成本低；传感头本身结构紧凑，强度高；传感头没有涉及危险药品，本征安全。

附图说明

下面结合附图及其具体实施方式对本实用新型作进一步说明。

图1为本实用新型的示意图；图中，1为宽带光源；2为入射单模光纤；3为空芯光纤；4为琼脂；5为无芯光纤；6为出射单模光纤；7为光谱仪。

具体实施方式

图1中，一种基于空芯光纤和无芯光纤的光纤温度和相对湿度传感器，包括（1）为宽带光源；（2）为入射单模光纤；（3）为空芯光纤；（4）为琼脂；（5）为无芯光纤；（6）为出射单模光纤；（7）为光谱仪构成；宽带光源（1）的输出端与入射单模光纤（2）的左端连接，入射单模光纤（2）的右端与空芯光纤（3）的左端连接，空芯光纤（3）的右端与无芯光纤（5）的左端连接，无芯光纤（5）的外壁镀有琼脂（4），无芯光纤（5）的右端与出射单模光纤（6）的左端连接，出射单模光纤（6）的右端与光谱仪（7）相连。

一种基于空芯光纤和无芯光纤的光纤温度和湿度传感器，其工作方式为：宽带光源1发出的光输入到入射单模光纤2，在入射单模光纤2中的纤芯传播。光传输到空芯光纤3时，在空芯光纤的左右两端分别产生反射，引起法布里-珀罗干涉。当环境温度变化时，会引起空芯光纤3的长度发生微小变化，从而导致法布里-珀罗干涉光谱发生移动。光传输到无芯光纤5时，由于模场不匹配，激发高阶模在无芯光纤5中传输，当光传输到出射单模光纤6中，形成单模-多模-单模传输模式，产生模式干涉。因为琼脂4对环境湿度敏感，当环境湿度发生变化时，导致琼脂折射率发生变化，会引起无芯光纤4中的高阶模发生变化，从而导致模式干涉的光谱发生移动。光最后输入光谱仪7，在光谱仪7上显示干涉图样。

通过光谱仪上法布里-珀罗干涉光谱的波长变化值可以实现温度的测量，通过光谱仪上模式干涉光谱的波长变化值可以实现湿度的测量，从而在一个传感头结构上实现了温度和湿度的同时测量。