[實用新型]基于馬赫-曾德干涉原理的水滴形光纖濕度傳感系統

有效

• 申請號: 201821639094.7
• 申請日: 2018-10-10
• 公開（公告）號: CN209231213U
• 公開（公告）日: 2019-08-09
• 發明（設計）人: 楊文龍;李昌旭;熊燕玲
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: G01N21/45
• 分類號: G01N21/45
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實用新型設計一種基于馬赫?曾德干涉原理的水滴形光纖濕度傳感系統，屬于光纖傳感領域；本實用新型與其它濕度傳感系統相比具有靈敏度高、結構簡單、可同時對溫度進行補償、響應速度快、抗電磁干擾能力強等優點；本實用新型利用從寬帶光源發出的光，在涂覆后的水滴形光纖傳感器部分與外界作用，再經光纖布拉格光柵進行溫度補償，最后經光譜儀得到傳感后的干涉譜；當外界環境改變時，聚酰亞胺吸附空氣中的水份使水滴形光纖傳感器的有效折射率發生改變，從而使傳感后的光譜發生改變進行濕度的傳感。

技術領域

本實用新型設計一種基于馬赫-曾德干涉原理的水滴形光纖濕度傳感系統，屬于光纖傳感領域。

背景技術

與傳統的傳感器相比，光纖傳感器具有成本低、抗電磁干擾強、靈敏度高等特點，在橋梁、電廠、工廠和其他強電磁干擾的場合被廣泛應用。隨著技術的成熟化和民用化，人們開始研究溫度、折射率等的變化。基于馬赫-曾德干涉原理的水滴形光纖是利用模間干涉原理進行傳感測量的，該模間干涉傳感器具有結構簡單、成本低、靈敏度高等優點。在水滴形部位進行涂覆敏感材料后，可進行折射率、濕度等參量的測量，應用范圍較廣。但由于模間干涉傳感器可以測量的參量較多，在實際應用中，多參考量的同時變化易于造成交叉敏感，不利于精確測量，所以設計新型的高靈敏度濕度和溫度的傳感器勢在必行。基于馬赫-曾德干涉原理的水滴形光纖濕度傳感系統利用水滴形部分的模間干涉形成干涉譜及在吸水后有效折射率的改變使干涉譜發生變化，從而實現濕度的測量；光纖布拉格光柵對折射率不敏感僅對溫度敏感的特點可實現溫度的補償，從而完成較精確的濕度測量。

發明內容

本發明是為了解決現有濕度傳感器靈敏度低、響應慢、多參量同時變化易于造成交叉敏感等問題，現提供了可以溫度測量的基于馬赫-曾德干涉原理的水滴形光纖濕度傳感系統。

基于馬赫-曾德干涉原理的水滴形光纖濕度傳感系統，其結構為：寬帶光源(1)、表面涂覆聚酰亞胺的水滴形光纖(2)、光纖布拉格光柵(3)、光譜儀(4)。寬帶光源(1)發出的光，經表面涂覆聚酰亞胺的水滴形光纖(2)和光纖布拉格光柵(3)，傳輸到光譜儀(4)顯現出干涉圖譜。寬帶光源(1)發出的光在到達表面涂覆聚酰亞胺的水滴形光纖(2)時，因為光纖的彎曲，會使一部分光傳輸到包層當中，另一部分光繼續在纖芯中傳播，在光纖彎曲結束的部分包層中的光傳輸回纖芯當中，兩部分的光發生模間干涉產生。

當外界環境濕度發生改變時，根據聚酰亞胺的吸水性，表面涂覆聚酰亞胺的水滴形光纖(2)的有效折射率將會發生改變，使干涉譜發生改變，從而實現濕度的傳感。

由于光纖布拉格光柵(3)對溫度的靈敏度較高但對折射率變化不敏感，根據其溫度變化于波長漂移的關系，可以根據光譜儀(4)接收到的光譜頻域的位置實現溫度傳感與補償。

本實用新型采用干涉傳感，利用彎曲的水滴形光纖產生的模間干涉原理，并在水滴形光纖的傳感部分用聚酰亞胺進行涂敷，使傳感光纖中的有效折射率發生改變，實現濕度傳感；因為光纖布拉格光纖具有體積小，溫度傳感靈明度高，制作簡單，可實現對溫度進行測量和補償，因此本實用新型所提到的基于馬赫-曾德干涉原理的水滴形光纖濕度傳感系統具有高靈敏度和高精度，同時可實現溫度的測量與補償。

附圖說明

圖1為本實用新型的整體結構圖。

具體實施方式

下面結合圖1說明實施方法，該實用新型所描述的基于馬赫-曾德干涉原理的水滴形光纖濕度傳感系統，它包括寬帶光源(1)、表面涂覆聚酰亞胺的水滴形光纖(2)、光纖布拉格光柵(3)、光譜儀(4)；寬帶光源(1)發出的波長連續的光傳輸到表面涂覆聚酰亞胺的水滴形光纖(2)，在表面涂覆聚酰亞胺的水滴形光纖(2)處一部分光傳輸到包層當中，另一部分光繼續在纖芯中傳播，在光纖彎曲結束的部分包層中的光傳輸回纖芯當中，兩部分的光發生模間干涉產生，在聚酰亞胺吸水后使光纖的有效折射率發生改變，從而使干涉譜線發生改變；再根據光纖布拉格光柵(3)波長隨溫度的變化為每攝氏度10皮米，得到環境溫度的變化，對水滴形光纖進行溫度補償，補償后根據有效折射率的變化實現溫度補償的高靈敏度、高精度濕度測試。