[實用新型]一種光纖溫濕度傳感器及其檢測系統

有效

• 申請號: 202222993769.0
• 申請日: 2022-11-10
• 公開（公告）號: CN218847276U
• 公開（公告）日: 2023-04-11
• 發明（設計）人: 彭建坤;孫成立;陳飛龍
• 申請（專利權）人: 南昌航空大學
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02;G01D5/353
• 代理公司: 南昌豐擇知識產權代理事務所(普通合伙) 36137
• 代理人: 張榮

本實用新型公開了一種光纖溫濕度傳感器及其檢測系統，光纖溫濕度傳感器主要由單模光纖、光纖布拉格光柵、陶瓷插芯、多孔氧化鋁介質薄膜組成，單模光纖上刻制一個光纖布拉格光柵，單模光纖的尾纖從A端插入陶瓷插芯中，隨陶瓷插芯的B端一起研磨平整后連接多孔氧化鋁介質薄膜。本實用新型的有益效果為：光纖布拉格光柵用于測溫；多孔氧化鋁介質薄膜的兩側表面是兩個反射面，形成一個F?P腔結構，此結構用于測濕，光纖溫濕度傳感器結構簡單，測量精度高，可以應用在低濕度環境的溫濕度監測中。

技術領域

本實用新型屬于光纖傳感技術和光電檢測技術領域，具體涉及一種光纖溫濕度傳感器及其檢測系統。

背景技術

光纖傳感技術因其具有抗電磁干擾、可遠程測量等優點，在許多領域都得到廣泛研究。糧倉、軍用倉庫、存放精密儀器的實驗室等環境對溫度和濕度都有非常嚴格的要求，需要監測環境中的溫度和濕度這兩個重要的參數。傳統的溫濕度計測量精度差，不能在低濕度環境中使用，而且容易受到電磁干擾，無法在易燃易爆的環境使用。光纖溫濕度傳感器是基于光纖傳光特性的一種新型測量方法，具有穩定性好，抗電磁干擾能力強，本質安全等優點，其利用濕敏薄膜測濕度的方式主要由兩種：一是在光纖端面以蒸鍍的形式制作介質薄膜，這種方式制作的介質薄膜一般小于5μm，其干涉光譜無法與C波段的光纖光柵匹配；二是在光纖光柵側面以提拉鍍膜的形式制作聚合物薄膜，這種方式制作的濕敏薄膜只能用在高濕度環境中。此外，現有的光纖溫濕度傳感技術依舊存在濕度檢測時易受溫度串擾的問題，以及無法同時監測同一點位上的濕度和溫度的問題。

發明內容

針對現有技術中存在的上述問題，本實用新型提供了一種光纖溫濕度傳感器及其檢測系統，光纖溫濕度傳感器能夠同時監測同一點位上的濕度和溫度，結構緊湊，抗電磁干擾，成本較低，適用于低濕環境的遠距離溫濕度監測。

本實用新型要解決的技術問題通過以下技術方案實現：一種光纖溫濕度傳感器，主要由單模光纖、光纖布拉格光柵、陶瓷插芯、多孔氧化鋁介質薄膜組成，其特征是：單模光纖上刻制一個光纖布拉格光柵，單模光纖的尾纖從A端插入陶瓷插芯中，隨陶瓷插芯的B端一起研磨平整后連接多孔氧化鋁介質薄膜。

進一步的，所述單模光纖的連接端尾部剝除涂覆層，從A端插入陶瓷插芯，連接處用紫外固化膠固定。

進一步的，所述陶瓷插芯的B端面研磨平整，紫外固化膠將多孔氧化鋁介質薄膜固定在陶瓷插芯的B端面。

進一步的，所述多孔氧化鋁介質薄膜是多孔結構，單模光纖與多孔氧化鋁介質薄膜交界處為第一反射面，多孔氧化鋁介質薄膜與空氣的交界處為第二反射面，第一反射面和第二反射面以及中間的多孔氧化鋁介質薄形成一個F-P腔結構，第一反射面處的孔隙閉合，第二反射面處的孔隙非閉合。

進一步的，陶瓷插芯的B端面連接的多孔氧化鋁介質薄膜的端面是孔隙閉合面。

進一步的，多孔氧化鋁介質薄膜與空氣接觸的那個端面是孔隙非閉合面。

進一步的，剝除涂覆層的單模光纖的直徑為125?μm，光纖布拉格光柵的中心波長是1550?nm，陶瓷插芯的內徑為126?μm，多孔氧化鋁介質薄膜的厚度為50?μm。

進一步的，本實用新型的另外一個技術方案為：一種光纖溫濕度傳感器的檢測系統，主要包括數據采集處理器、C波段激光光源、紅外光譜儀、單模光纖耦合器、光纖溫濕度傳感器和溫濕度發生器；其特征是：在溫濕度發生器內放置光纖溫濕度傳感器，光纖溫濕度傳感器通過單模光纖耦合器的合路端連接單模光纖耦合器，單模光纖耦合器的第一分路端連接C波段激光光源，單模光纖耦合器的第二分路端連接紅外光譜儀，紅外光譜儀連接數據采集處理器。

與現有技術相比，本實用新型的有益效果為：

（1）本實用新型提出的光纖溫濕度傳感器，使用多孔氧化鋁介質薄膜作為濕敏元件，具有孔隙率大，對低濕敏感，水吸附性能穩定的特點，提高了光纖溫濕度傳感器在低濕范圍的測量精度；