[實用新型]一種光纖法珀濕度傳感器及其制備與實驗裝置

有效

• 申請號: 202220241505.7
• 申請日: 2022-01-28
• 公開（公告）號: CN217059926U
• 公開（公告）日: 2022-07-26
• 發明（設計）人: 葛益嫻;孫萌萌;胡凱;沈令聞
• 申請（專利權）人: 南京信息工程大學
• 主分類號: G01N21/55
• 分類號: G01N21/55
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董成

本實用新型公開了一種光纖法珀濕度傳感器及其制備與實驗裝置，包括：多模光纖纖芯、多模光纖包層、PVA薄膜和空氣腔，所述多模光纖纖芯的四周包覆多模光纖包層，所述空氣腔阻斷所述多模光纖纖芯，所述空氣腔外部包覆多模光纖包層，所述PVA薄膜設于多模光纖纖芯的端部。本實用新型優化了空氣腔的反射面，增大了反射面的曲率半徑，從而使更多的光被束縛在纖芯中傳播，提高了反射譜的條紋干涉對比度，同時實現了濕度傳感，在相對濕度為29.1%?81.8%RH范圍內，平均靈敏度達73.2pm/%RH。

技術領域

本實用新型專利涉及光纖傳感技術領域，尤其涉及一種光纖法珀濕度傳感器及其制備與實驗裝置。

背景技術

近幾十年來，具有抗電磁輻射、靈敏度高、成本低等優點的光纖濕度傳感器被廣泛的應用于生物醫學研究、農業發展、環境監測等領域中。根據傳感原理，可將光纖濕度傳感器分為干涉型、光柵型、倏逝波型和復合型，其中具有穩定性好、體積小的法珀干涉型濕度傳感器被廣泛的用來監測惡劣環境下的濕度，是目前的研究熱點之一。傳統的非本征法珀傳感器是將空氣作為諧振腔介質，先將相距一定距離的兩根單模光纖放入特種管道中，并保持端面嚴格平行、同軸，通過測量反射干涉譜的變化來監測外界環境的變化。但這種傳統的制作方法難以精確的控制空氣腔的長度且制作工藝比較繁瑣，所以研究人員為了進一步精確的控制空氣腔的長度以及制作成本，常采用化學腐蝕法、飛秒激光加工法和電弧放電法來制作非本征法珀傳感器。

利用化學腐蝕法或電弧放電法制作的空氣腔，均會產生兩個平行且具有一定曲率的光學反射凹面。當光傳播到該反射面是均會被反射或透射到包層中傳播，減少了參與干涉的光強，此時接收端接收到的干涉光強要遠小于理論值，從而降低了反射譜的干涉對比度。

實用新型內容

本實用新型的目的在于克服現有技術中的不足，提供一種光纖法珀濕度傳感器，采用電弧放電優化空氣腔的方法，在優化后的傳感器端面涂敷一層聚乙烯醇（PVA）薄膜，當外界環境濕度改變時，PVA薄膜吸收或釋放水分子來改變自身的折射率，利用薄膜的親濕性實現濕度傳感，減少非本征法珀傳感器中空氣腔反射面的曲率對傳感器性能的影響以及實現濕度傳感。

為解決現有技術問題，本實用新型公開了一種光纖法珀濕度傳感器，包括：多模光纖纖芯、多模光纖包層、PVA薄膜和空氣腔，所述多模光纖纖芯的四周包覆多模光纖包層，所述空氣腔阻斷所述多模光纖纖芯，所述空氣腔外部包覆多模光纖包層，所述多模光纖纖芯和多模光纖包層組成多模光纖，所述PVA薄膜設于多模光纖的端部。

進一步地，所述多模光纖纖芯和多模光纖包層形成的光纖長度為388μm，直徑為125μm。

進一步地，所述多模光纖纖芯的半徑為31.25μm。

進一步地，所述空氣腔的長度為48μm。

相應地，一種光纖法珀濕度傳感器的制備裝置，包括光纖夾具、放電極、氫氟酸溶液和光纖熔接機。

相應地，一種光纖法珀濕度傳感器的實驗裝置，包括濕度計、裝有飽和鹽溶液的容器、SM125光纖光柵解調儀和計算機，所述濕度計設于裝有飽和鹽溶液的容器的上方，上述的光纖法珀濕度傳感器設于飽和鹽溶液的容器的上方，SM125光纖光柵解調儀連接上述的光纖法珀濕度傳感器，所述計算機連接所述SM125光纖光柵解調儀。

本實用新型具有的有益效果：

采用電弧放電優化空氣腔的方法，在優化后的傳感器端面涂敷一層聚乙烯醇（PVA）薄膜，當外界環境濕度改變時，PVA薄膜吸收或釋放水分子來改變自身的折射率，利用薄膜的親濕性實現濕度傳感，優化了空氣腔的反射面，增大了反射面的曲率半徑，從而使更多的光被束縛在纖芯中傳播，提高了反射譜的條紋干涉對比度，同時實現了濕度傳感，在相對濕度為29.1%-81.8%RH范圍內，平均靈敏度達73.2pm/%RH。

附圖說明

圖1為本實用新型的結構圖。