基于傾斜光纖光柵的濕度傳感器研究.pdf

1、光纖傳感器由于其靈敏度高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、抗電磁干擾等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)越來(lái)越受到學(xué)術(shù)界以及工程界的重視。在測(cè)量溫度、應(yīng)力、加速度等方面已經(jīng)有了十分優(yōu)異的研究進(jìn)展并且實(shí)現(xiàn)了商用化。傾斜光纖光柵由于其特殊的結(jié)構(gòu)，使得其在對(duì)環(huán)境折射率的響應(yīng)方面相較與布拉格光纖光柵有著更高的靈敏度，更適用于折射率的測(cè)量。相對(duì)濕度是混凝土中一個(gè)十分重要的參數(shù)，一直以來(lái)由于受到系統(tǒng)性理論、建模水平、濕度傳感器性能等方面的影響，一直沒有一個(gè)學(xué)術(shù)界所公認(rèn)的好的測(cè)量方法來(lái)對(duì)混凝土

2、干裂原因進(jìn)行系統(tǒng)分析，因此有必要對(duì)適用于混凝土中的濕度傳感器進(jìn)行研究。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴介紹了濕度檢測(cè)的重要性，以及相對(duì)濕度這一參數(shù)在研究混凝土收縮變形等方面中的重要作用，介紹了光纖光柵傳感器以及傾斜光纖光柵傳感器等的研究進(jìn)展。之后，從光纖光柵的耦合模理論出發(fā)，類比推倒出了傾斜光纖光柵的耦合模。其中，重點(diǎn)分析了與光纖光柵有不同特點(diǎn)的包層模耦合理論以及輻射模耦合理論，并從理論出發(fā)，闡述了傾斜光纖光柵在應(yīng)力、溫度、折射率等方

3、面實(shí)現(xiàn)傳感的可能。⑵介紹了與濕敏材料有關(guān)的理論知識(shí)，以及濕敏材料 PVA的有關(guān)情況，并通過(guò)用棱鏡耦合儀對(duì)固化后的PVA進(jìn)行一系列實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了PVA會(huì)隨著環(huán)境濕度變化而發(fā)生折射率改變，再次定性說(shuō)明PVA是一種理想的濕敏材料。⑶提出一種傾斜光纖光柵濕度傳感器，通過(guò)PVA感知外界環(huán)境濕度的變化而導(dǎo)致其折射率發(fā)生改變，此時(shí)柵區(qū)鍍過(guò) PVA膜的傾斜光纖光柵，由于包層模外部折射率的變化，而使光傳輸性質(zhì)發(fā)生改變，通過(guò)觀測(cè)的透射譜包層模諧振峰的偏移特點(diǎn)