[發明專利]一種光纖光柵溫濕度一體傳感器

在審

• 申請號: 201810123331.2
• 申請日: 2018-02-07
• 公開（公告）號: CN108168586A
• 公開（公告）日: 2018-06-15
• 發明（設計）人: 張飛麟;李明;閆海濤;張豪杰;陳龍飛;申曉月
• 申請（專利權）人: 濮陽光電產業技術研究院
• 主分類號: G01D5/353
• 分類號: G01D5/353;G01D21/02
• 代理公司: 濮陽華凱知識產權代理事務所(普通合伙) 41136
• 代理人: 王傳明

本發明屬于光纖光柵傳感器技術領域，具體涉及一種光纖光柵溫濕度一體傳感器。一種光纖光柵溫濕度一體傳感器，包括濕度傳感原件區、溫度傳感原件區和光纖，所述的濕度傳感原件區和溫度傳感原件區設置于同一光纖上，光纖由纖芯、包層和涂覆層組成。本發明更加精確、有效地解決溫濕度一體傳感器的溫濕度交叉敏感問題。實現了光纖光柵溫濕度一體傳感器的工程化制作。

技術領域

本發明屬于光纖光柵傳感器技術領域，具體涉及一種光纖光柵溫濕度一體傳感器。

背景技術

對溫度和濕度的監測在氣象、倉儲、土木工程等領域都有很重要的地位，隨著科學技術的進步以及工業化需求，對溫濕度傳感器在環境適應性，測量精度、測量范圍等方面提出了越來越高的要求。目前，電學式溫濕度傳感器以其低成本、響應速度快、信號便于處理等優點，在市場上仍處于主導地位。然而，電學式傳感器存在互換性差和長期穩定性不足等缺點，且不適合應用于電工電力、石油化工等存在易燃易爆惡劣環境的領域。

光纖光柵式溫濕度傳感器是隨著光纖通訊技術發展起來的一種新型溫濕度傳感器，與傳統電學式溫濕度傳感器相比，具有抗電磁干擾，電絕緣性好、動態范圍大等優點，并且傳感部分質量輕，體積小，結構和幾何形狀多樣化，易于復用組網實現實時、在線、分布式傳感。

目前光纖光柵式溫濕度一體化傳感器主要采用的是雙光柵結構，在其中一個柵區涂覆濕敏材料進行濕度傳感，而裸露另一個柵區進行溫度測量及補償。這種方式從一定程度上實現了溫濕度雙參量的測量，然而也存在著許多問題：在涂覆濕敏材料時可能會存在粘附不均及邊緣翹曲的問題，引起光柵的啁啾現象；所涂覆的濕敏材料厚度及長度不易控制，造成批量制作的溫濕度傳感器靈敏度不一致；涂覆濕敏材料的光柵其中心波長偏移主要受制于溫度變化和濕敏材料對柵區產生的軸向應力，而濕敏材料產生的軸向形變是由濕度和溫度的變化共同引起的，裸露的溫補光柵中心波長的漂移僅受制于環境溫度的變化，現有的溫補方式忽略了由溫度引起的濕敏材料產生的軸向應變，從而使測量結果產生誤差，因此不能對溫濕度交叉敏感進行精確的補償。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術中存在的問題提供一種工程化高精度光纖光柵溫濕度一體傳感器，其有效解決了傳感器的溫濕度交叉敏感問題。實現了光纖光柵溫濕度一體傳感器的工程化制作。

本發明的技術方案是：

一種光纖光柵溫濕度一體傳感器，包括濕度傳感原件區、溫度傳感原件區和光纖，所述的濕度傳感原件區和溫度傳感原件區設置于同一光纖上，光纖由纖芯、包層和涂覆層組成。

所述的濕度傳感原件區對應的纖芯上設置有濕度傳感原件區光柵，所述濕度傳感原件區內的包層外部設置有由改性濕敏材料制作的濕敏材料套管一，所述的濕敏材料套管一的兩端部通過環氧樹脂結構膠一固定在包層上。

所述的溫度傳感原件區對應的纖芯上設置有溫度傳感原件區光柵，所述溫度傳感原件區內的包層外部設置有由改性濕敏材料制作的濕敏材料套管二，所述的濕敏材料套管二的兩端部通過環氧樹脂結構膠二固定在包層上，所述的濕敏材料套管二外鍍覆有金屬鋁膜。

具體的，所述的濕度傳感原件區光柵和溫度傳感原件區光柵的中心波長相差1nm以上，同時施加相同的0.37-1.49N的預應力。

具體的，所述的改性濕敏材料為含有氟基、苯基等疏水基的改性聚酰亞胺或聚乙烯醇等濕敏材料。

具體的，所述的金屬鋁膜厚度為150-300nm。

具體的，所述的濕敏材料套管一和濕敏材料套管二的內徑都為0.3mm，壁厚相同都為0.03-0.08mm。