[發明專利]一種回音壁微腔光纖濕度傳感器

在審

• 申請號: 202210384984.2
• 申請日: 2022-04-13
• 公開（公告）號: CN114894745A
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發明（設計）人: 梁磊;劉美子;劉楠;孫浩;任凱利;石英了
• 申請（專利權）人: 西安郵電大學
• 主分類號: G01N21/41
• 分類號: G01N21/41;G02B6/02;G02B6/255
• 代理公司: 西安嘉思特知識產權代理事務所(普通合伙) 61230
• 代理人: 李薇

本發明公開了一種回音壁微腔光纖濕度傳感器，包括：封裝體、熔錐光纖以及單模光纖；其中，單模光纖的一端被加工為回音壁微腔；回音壁微腔的外表面涂覆有濕敏材料；封裝體用于對熔錐光纖的錐部以及回音壁微腔進行固定和封裝；封裝體上設有透氣結構，以使待測濕度的氣體接觸濕敏材料；單模光纖垂直于熔錐光纖的錐部，且單模光纖具有回音壁微腔的一端靠近錐部；回音壁微腔和錐部之間的距離滿足預設條件；預設條件為：當光在熔錐光纖中傳輸時，錐部的光耦合入回音壁微腔中會產生諧振。本發明提供的光纖濕度傳感器對外界溫度不敏感，具有較高的探測靈敏度。

技術領域

本發明屬于傳感器領域，具體涉及一種回音壁微腔光纖濕度傳感器。

背景技術

濕度測量在航空航天、計量、森林防火以及文物保護等許多領域中都有應用需求。傳統的濕度傳感器主要包括3類：電解質濕度傳感器、半導體陶瓷濕度傳感器和有機高分子聚合物濕度傳感器。與傳統的濕度傳感器相比，光纖濕度傳感器憑借其體積小、重量輕、抗電磁干擾能力強、耐腐蝕、制作簡單、精度高、易集成以及分辨率高等優點，已被廣泛用于各場合的濕度測量中。

現有技術中，大多數的光纖濕度傳感器都是基于濕敏薄膜材料實現濕度探測的，將濕敏薄膜涂覆在光纖上，當外界環境的濕度發生變化時會導致光纖的光參數發生變化，比如光強、相位和/或波長的變化等。

然而，除濕度之外，溫度同樣可能導致光參數的改變，從而引入交叉靈敏度，使得現有的光纖濕度傳感器的測量準確性不高。

發明內容

為了解決現有技術中所存在的上述問題，本發明提供了一種回音壁微腔光纖濕度傳感器。

本發明要解決的技術問題通過以下技術方案實現：

一種回音壁微腔光纖濕度傳感器，包括：封裝體、熔錐光纖以及單模光纖；

其中，所述單模光纖的一端被加工為回音壁微腔；所述回音壁微腔的外表面涂覆有濕敏材料；

所述封裝體用于對所述熔錐光纖的錐部以及所述回音壁微腔進行固定和封裝；所述封裝體上設有透氣結構，以使待測濕度的氣體接觸所述濕敏材料；

所述單模光纖垂直于所述熔錐光纖的錐部，且所述單模光纖具有所述回音壁微腔的一端靠近所述錐部；所述回音壁微腔和所述錐部之間的距離滿足預設條件；所述預設條件為：當光在所述熔錐光纖中傳輸時，所述錐部的光經過所述距離耦合入所述回音壁微腔中會產生諧振。

可選地，所述回音壁微腔光纖濕度傳感器還包括：屏蔽體；

所述屏蔽體，被配置為在所述回音壁微腔光纖濕度傳感器不工作時屏蔽所述透氣結構。

可選地，所述單模光纖有兩根；

兩根所述單模光纖分別位于所述熔錐光纖的兩側且軸對稱放置。

可選地，所述單模光纖有兩根；

兩根所述單模光纖位于所述熔錐光纖的同一側且平行放置。

可選地，所述封裝體包括：基板和透氣蓋；

所述基板的一側表面刻有至少兩條凹槽，以分別載置所述熔錐光纖和所述單模光纖；所述透氣蓋覆蓋在所述回音壁微腔上方。

可選地，所述回音壁微腔光纖濕度傳感器還包括：屏蔽蓋；

所述屏蔽蓋，被配置為在所述回音壁微腔光纖濕度傳感器不工作時屏蔽所述透氣蓋。

可選地，所述封裝體包括：凝固膠體。

可選地，所述回音壁微腔為微球腔。

可選地，所述錐部的直徑為1μm～10μm。

可選地，所述回音壁微腔的最大直徑為50μm～200μm。