[發明專利]一種U形濕敏光纖傳感器及制作方法

有效

• 申請號: 202110289280.2
• 申請日: 2021-03-18
• 公開（公告）號: CN113075165B
• 公開（公告）日: 2022-10-18
• 發明（設計）人: 鐘年丙;趙雅;鐘用;湯斌;龍鄒榮;曾檀;趙明富;唐歡;袁泉;巫濤江
• 申請（專利權）人: 重慶理工大學;重慶能源職業學院
• 主分類號: G01N21/41
• 分類號: G01N21/41
• 代理公司: 重慶市諾興專利代理事務所(普通合伙) 50239
• 代理人: 盧玲

本發明公開了一種U形濕敏光纖傳感器的制作方法及制作方法；一種U形濕敏光纖傳感器的制作方法，其特征在于：該方法包括如下步驟：步驟A、光纖光柵預處理：首先將一截光纖的中間段的保護層去除，然后將光纖的中間段研磨至200?91500μm，再將研磨后的光纖彎成U形；步驟B、具有增敏膜的U形光纖的制備：步驟B1、首先將導光材料聚砜溶解于二甲基亞砜溶液中，再向溶液中加入二氧化鍺，攪拌均勻后，獲得聚砜二氧化鍺溶膠；步驟C、濕敏光纖傳感器的制備；采用本發明制備的具有濕敏膜與增敏膜的U形濕敏光纖傳感器,可廣泛應用于能源，化工，生化檢測等領域。

技術領域

本發明涉及氫氣傳感器，具體涉及一種U形濕敏光纖傳感器及制作方法。

背景技術

濕度是影響電氣控制柜、通信機房等安全運行的重要參數。為了使配電房濕度維持在器件正常允許相對濕度工作范圍(最大允許相對濕度75％RH)，提高器件使用壽命，保證其安全運行，必須對配電房內濕度進行實時監測。

目前用于濕度測量的傳感器很多，其中光纖傳感器具有抗電磁干擾、耐化學腐蝕、遠距離傳輸、響應速度快、靈敏度高等優點已被廣泛地應用。在光纖濕度傳感器中，塑料光纖濕度傳感器相比于石英光纖濕度傳感器具有價格低、直徑大、數值孔徑大、柔韌性好、易塑形等優點。盡管塑料光纖濕度傳感器具有上述諸多優點，但已報到的塑料光纖濕度傳感器面臨一個關鍵性的問題：靈敏度低。

為了提高光纖濕度傳感器靈敏度，不同結構類型的塑料光纖濕度傳感器如U形、D形、錐度光纖傳感器等被研制。盡管通過優化傳感器敏感區的形狀可提高其靈敏度，但這些光纖濕度傳感器仍選用通信塑料光纖作為光傳輸與感知介質。通信塑料光纖內部光傳輸基于纖芯-包層膜，光束主要被限制在光纖內部傳輸，光纖表面光輻射強度低，光與被測參量作用強度低，導致傳感器靈敏度低。因此，構建一種新型的用于增強光纖表面光輻射強度的新型光纖，并與選擇性濕敏材料耦合，提高塑料光纖濕度傳感器極其必要。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于提供一種U形濕敏光纖傳感器及制作方法。

本發明的技術方案是：一種U形濕敏光纖傳感器的制作方法，其特征在于：該方法包括如下步驟：

步驟A、光纖光柵預處理：首先將一截光纖的中間段的保護層去除，然后將光纖的中間段研磨至200-91500μm，再將研磨后的光纖彎成U形。

步驟B、具有增敏膜的U形光纖的制備：

步驟B1、首先將導光材料聚砜溶解于二甲基亞砜溶液中，再向溶液中加入二氧化鍺，該二氧化鍺起光散射和折射率調制作用，攪拌均勻后，獲得聚砜二氧化鍺溶膠。

步驟B2、將增粘劑加拿大樹脂溶于二甲苯，獲得加拿大樹脂溶膠。

步驟B3、將聚砜二氧化鍺溶膠與加拿大樹脂溶膠混合，得到增敏溶膠。

步驟B4、將增敏溶膠涂覆在光纖U形區的表面，在真空干燥箱中干燥，增敏溶膠干燥后形成增敏膜，獲得具有增敏膜的U形光纖，所述增敏膜由聚砜、加拿大樹脂和二氧化鍺混合構成；獲得的增敏膜的折射率大于光纖纖芯的折射率，能將光纖內部傳輸的低階模以及光纖纖芯表面散射的光耦合進入增敏膜，以提高增敏膜內部傳輸的光強；同時二氧化鍺GeO₂將對光產生散射，增大增敏膜表面輻射光強，以進一步提供傳感器的靈敏度。

步驟C、濕敏光纖傳感器的制備