CN203148833U - 一种基于光纤环镜的温度补偿湿度传感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种基于光纤环镜的温度补偿湿度传感器是利用光纤环镜中第一保偏光纤受外界湿度的调制和第二保偏不受外界湿度调制的原理制成的。包括宽带光源、光纤2×2耦合器、两根保偏光纤、湿度敏感材料、光谱仪。用两根同一类型的保偏光纤与光纤耦合器组成光纤环镜。其中涂有均匀的湿敏材料第一保偏光纤来实现对湿度的传感，第二保偏光纤来消除温度对湿度传感器的影响。本实用新型利用第一保偏光纤受温度和湿度同时调制，而第二保偏光纤只受温度调制，通过测量两者的光谱移动差值，得到外界湿度信息。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。
Description
技术领域
本实用新型属于光纤传感技术领域，具体涉及一种基于光纤环镜的温度补偿湿度传感器。
背景技术
湿度是现代工农业中表示空气中水分含量的一个重要物理量，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越来越高。传统传感器在某些特殊如强电磁场或易燃易爆场合下(如电磁场或易燃易爆)，难以进行有效检测。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、适于易燃易爆环境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。
光纤环镜结构的传感器对温度非常敏感，如果不采取温度补偿措施而直接应用于传感装置中，将会影响装置的稳定性。基于光纤环镜的温度补偿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，可以消除温度对传感器的影响，用于多种环境下湿度参数的检测。本实用新型利用两根保偏光纤，其中一根作为参考光纤消除温度的影响，另一根表面涂覆一层均匀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，本实用新型的目的是提供一种基于光纤环镜的温度补偿湿度传感器技术方案。
所述的一种基于光纤环镜的温度补偿湿度传感器，其特征在于包括宽带光源、光纤2×2耦合器、两根保偏光纤、湿度敏感材料、光谱仪，所述的光纤2×2耦合器一侧的两个端口分别连接宽带光源和光谱仪，另一侧的两个端口连接第一保偏光纤和第二保偏光纤，形成一个光纤环镜结构，所述的湿度敏感材料涂覆在第一保偏光纤表面。
所述的一种基于光纤环镜的温度补偿湿度传感器，其特征在于所述的第一保偏光纤的直径为60-90μm，长度为10cm，第二保偏光纤的直径为125μm，长度为10cm。
所述的一种基于光纤环镜的温度补偿湿度传感器，其特征在于所述的第一保偏光纤是由包层直径为125μm的保偏光纤通过化学腐蚀得到的。
本实用新型的优点在于：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，使用第一保偏光纤和湿度敏感材料作为传感部分，传感器结构紧凑简单、体积小、成本低，使用第二保偏光纤作为参考光纤，可消除温度对该传感器的影响，得到一种具有温度补偿湿度传感器。
附图说明
图1是本实用新型一种基于光纤环镜的温度补偿湿度传感器的结构示意图。
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。
本实用新型是一种基于光纤环镜的温度补偿湿度传感器，包括宽带光源1、光谱仪2、光纤2×2耦合器3、第一保偏光纤4、第二保偏光纤5、湿度敏感材料6，所述的光纤2×2耦合器3一侧的两个端口分别连接宽带光源1和光谱仪2，另一侧的两个端口和所述的第一保偏光纤4和第二保偏光纤5连接，形成光纤环镜结构，所述的第一保偏光纤4的直径为60-90μm，是由包层直径为125μm的保偏光纤通过化学腐蚀得到的；第二保偏光纤5的直径为125μm，长度都为10cm，所述的湿度敏感材料6的折射率随外界湿度变化而变化。
本实用新型所述温度补偿的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。虽然这两束光经过的光路完全一样， 但由于第一保偏光纤和第二保偏光纤的存在，导致光纤环镜中两束光产生相位差，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。当外界温度变化时，两保偏光纤传输光谱整体向左或者向右移；当外界的湿度变化时，只有涂有湿度敏感的材料的第一保偏光纤的等效折射率发生相应的变化，从而导致第一保偏光纤传输光谱发生移动，利用光谱仪检测第一和第二保偏光纤传输光谱的损耗峰相对移动，即可得到周围环境的湿度大小。
本实用新型能够实现温度补偿的关键技术为：第二保偏光纤作为参考光纤，当外界温度逐渐升高时，第一保偏光纤和第二保偏光纤的输出光谱同时向左移动。在相同温度下，在第一保偏光纤的表面涂覆高分子湿敏材料，并在相对湿度变化过程中，光谱仪显示一个波谷固定、另一个波谷向左移动的光谱图，从而能补偿因温度改变而造成透射谱的漂移。同时，在相对湿度范围为20％～80％内，湿度敏感材料的折射率相应从1.43变化到1.36 。
Claims (3)
1.一种基于光纤环镜的温度补偿湿度传感器，其特征包括宽带光源(1)、光谱仪(2)、光纤2×2耦合器(3)、第一保偏光纤(4)、第二保偏光纤(5)、湿度敏感材料(6)，所述的光纤2×2耦合器(3)一侧的两个端口分别连接宽带光源(1)和光谱仪(2)，另一侧的两个端口分别与所述的第一保偏光纤(4)和第二保偏光纤(5)连接，形成光纤环镜结构，所述的湿度敏感材料(6)涂覆在保偏光纤(4)表面。
2.根据权利要求1所述的一种基于光纤环镜的温度补偿湿度传感器，其特征在于所述的第一保偏光纤(4)的直径为60-90μm，长度为10cm，第二保偏光纤(5)的直径为125μm，长度为10cm。
3.根据权利要求1所述的一种基于光纤环镜的温度补偿湿度传感器，其特征在于所述的第一保偏光纤(4)是由包层直径为125μm的保偏光纤通过化学腐蚀得到的。
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| CN 201220593198 CN203148833U (zh) | 2012-11-07 | 2012-11-07 | 一种基于光纤环镜的温度补偿湿度传感器 |
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| CN (1) | CN203148833U (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103728274A (zh) * | 2013-12-30 | 2014-04-16 | 天津大学 | 一种基于双光纤光栅的海水氯离子浓度测量装置 |
| CN108896488A (zh) * | 2018-07-17 | 2018-11-27 | 山东省科学院激光研究所 | 光纤湿度传感器、制作方法、数据处理方法及采集装置 |
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2012
- 2012-11-07 CN CN 201220593198 patent/CN203148833U/zh not_active Expired - Fee Related
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