基于光纖布拉格光柵的濕度傳感器研究.pdf

1、光纖布拉格光柵傳感器是近年來在傳感技術領域發(fā)展的前沿課題。此種傳感器除了具有普通光纖傳感器的許多優(yōu)點外，更具有獨特的優(yōu)點：采用波長這一絕對參量對外界參量進行編碼，測量信號不受光源起伏、光纖彎曲損耗等因素的影響；尺寸小巧，易于埋入材料內部和復雜設備內部，可獲得對其內部溫度和應變等信息；可采用波分復用技術將多個傳感器串接在一根光纖里，實現(xiàn)準分布式測量，易于組網。 空氣濕度與人類關系密切。隨著工農業(yè)，國防、科技及整個國民經濟的迅猛發(fā)展

2、，對環(huán)境濕度的控制和檢測越來越受到人們的重視，市場也越來越大。在石油化工、電力、紡織等領域中，往往涉及易燃、易爆場合的溫/濕度測量問題，對傳感器的阻燃、防爆性能提出特殊要求，光纖光柵傳感由于具有本質安全防爆特性，抗電磁干擾能力強，在上述場合能夠發(fā)揮其優(yōu)勢，具有廣闊的應用前景。 本文研制了一種新型的光纖布拉格光柵濕度傳感器。其設計思想是，在光纖布拉格光柵上涂上一層聚酰亞胺(PI)，聚酰亞胺(PI)為濕敏材料，它吸收空氣中的水蒸氣會

3、發(fā)生膨脹，引起光纖布拉格光柵的軸向應力變化，光柵的反射峰位置發(fā)生波長漂移，通過確定反射峰波長位置可獲得空氣中的濕度信息，從而對濕度傳感。理論分析表明，布拉格波長的漂移量與濕度呈明顯的線性關系；光纖布拉格光柵纖芯橫截面半徑、濕敏材料涂層厚度與傳感器靈敏度之間的關系是：纖芯橫截面半徑越小，傳感器靈敏度越高；濕敏材料涂層越厚，光纖光柵的濕度靈敏度越高。 實驗中所用光纖直徑相同，均為125μm，采用兩種不同厚度的聚酰亞胺薄膜涂覆光纖布拉