一种基于多模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，尤其涉及一种基于多模光纤和无芯光纤的光纤温度和湿度传感器。

背景技术：

温度和湿度测量在航空航天、高功率稳定新激光器和高精度数控机床等工程应用系统中式十分重要。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。

光纤温度传感器的种类很多，例如荧光和分布式光纤温度传感器，还有光纤光栅温度传感器、干涉型光纤温度传感器以及基于弯曲损耗的光纤温度传感器等等，由于其种类很多，应用发展也很广泛，例如，在电力系统中，由于电力电缆温度、高压配电设备内部温度、发电厂环境的温度等，都需要使用光纤温度传感器进行测量。对环境的湿度进行测量在工农业生产中十分重要，相比于电子式的湿度传感器，光纤湿度传感器具有独特的优势，已开始得到广泛使用。但是光纤湿度传感器不可避免会受到温度的影响，导致湿度测量不准确。

技术实现要素：

本实用新型目的是为了克服上述产生的问题，满足实际的工作需求，提出一种基于多模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：一种基于多模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)、多模光纤(3)、石墨烯(4)、单模光纤(5)、无芯光纤(6)、出射单模光纤(7)、光谱仪(8)。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)的右端与多模光纤(3)的左端连接，多模光纤(3)的右端与单模光纤(5)的左端连接，单模光纤(5)的右端与无芯光纤(6)的左端连接，无芯光纤(6)的右端与出射单模光纤(7)左端连接，出射单模光纤(7)右端与光谱仪(8)相连；其特征在于，多模光纤(3)的右端与单模光纤(5)的左端相连，单模光纤(5)的右端与无芯光纤(6)的左端连接，无芯光纤(6)的外壁镀有石墨烯(4)。

本实用新型所述的宽带光源(1)波长范围为1460nm-1620nm。

本实用新型所述的多模光纤(3)，其纤芯直径是105μm，包层直径125μm，长为10mm。

本实用新型所述的无芯光纤(6)，其直径是125μm，长为10mm。

本实用新型所述光谱仪(8)，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。

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为多模光纤；4为石墨烯；5单模光纤；6为无芯光纤；7为出射单模光纤；8为光谱仪。

具体实施方式

图1中，一种基于多模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)、多模光纤(3)、石墨烯(4)、单模光纤(5)、无芯光纤(6)、出射单模光纤(7)、光谱仪(8)。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)的右端与多模光纤(3)的左端连接，多模光纤(3)的右端与单模光纤(5)的左端连接，单模光纤(5)的右端与无芯光纤(6)的左端连接，无芯光纤(6)的右端与出射单模光纤(7)左端连接，出射单模光纤(7)右端与光谱仪(8)相连；其特征在于，多模光纤(3)的右端与单模光纤(5)的左端相连，单模光纤(5)的右端与无芯光纤(6)的左端连接，多模光纤(3)内有石墨烯(4)。

一种基于多模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。光传输到多模光纤3时，由于模场不匹配，激发高阶模在多模光纤3中传输，当光传输到出射单模光纤5中，形成单模-多模-单模传输模式，产生模式干涉。当光传输到无芯光纤6时，再次形成模式干涉。当环境温度变化时，会引起多模光纤3中的高阶模发生变化，从而导致模式干涉的光谱发生移动。当环境湿度发生变化时，因为石墨烯4对环境湿度敏感导致石墨烯4的折射率发生变化，产生干涉光谱，光传通过单模光纤7，最后输入光谱仪8，在光谱仪8上显示干涉图样。

通过光谱仪上干涉光谱的移动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。