[实用新型]一种基于拉锥光纤的湿度传感器

说明书

技术领域

本发明属于光纤传感技术领域，涉及一种基于拉锥光纤的湿度传感器。

背景技术

湿度是一个十分重要的物理量，航空航天、发电变电、纺织、食品、医药、仓储、农业等行业对湿度的要求都非常严格，有效得实时监测以及控制湿度参量，对于开展正常的生产具有十分重要的意义。

湿度传感器的分类有许多种，按照使用的湿敏材料的类型进行分类，可以分为半导体陶瓷型湿度传感器、电解质型湿度传感器还有有机的高分子聚合物型湿度传感器；按照测量原理来进行分类，可分为电容式型湿度传感器、光电式型湿度传感器和电阻式型湿度传感器。

目前的湿度测量方法在测量范围、测量精度、响应时间、部件使用寿命等方面并不尽如人意，存在着大量的不足之处。此外，在许多恶劣条件下，如气流速度、温度、湿度变化非常剧烈以及有严重污染的工业气体和复杂电磁环境下，现有的湿度传感器的测量精度、测量范围、响应时间都会不同程度的降低，从而大大降低了湿度传感器的实用价值。

普通光纤就算制造得再对称，在实际应用中也会受到机械应力而变得相对不对称，产生双折射效应，因此偏振态的光在普通光纤中传输时会完全没有规律地不断变化。这其中主要的影响因素有波长、弯曲、温度。

保偏光纤可以解决光在光纤中传输时的偏振态变化的问题，但它并不能完全消除光纤中的双折射现象，与之相反的是通过光纤几何尺寸上的改进设计，产生更强的双折射现象，从而来消除应力、应变对入射光偏振态的影响。所以保偏光纤一般是应用在对偏振态要求比较高的应用中。

发明内容

本发明之目的：本发明之目的是针对现有湿度传感器的不足，提出了一种基于拉锥光纤的湿度传感器，其在对湿度测量的灵敏度、测量范围、稳定性和抗电磁干扰方面具有独特的优势，并能实现远程实时监控。

为了实现上述本发明目的，拟采用以下技术：

一种基于拉锥光纤的湿度传感器，其特征在于：3dB耦合器一端连接宽带光源和光谱仪，3dB耦合器另外一端连接空头和光学相位调制器，光学相位调制器连接保偏光纤首尾端，所述保偏光纤中部设置一个传感头，传感头为两端粗中间细的结构，细光纤区域外侧涂有对湿度敏感的材料。

本发明的最大特点：

本发明中采用保偏光纤，安全可靠，解决了外界对湿度传感器的干扰。采用湿度敏感材料的光纤传感头，使得对于湿度的灵敏度、测量范围与其它湿度传感器相比有了较大的提高，且具有抗电磁干扰、稳定性高等优势，并能实现远程实时监控。本发明响应快、体积小、结构简单，增强了湿度传感器的实用性。

附图说明

图1示意了本发明的结构，图2示意了本发明的传感头结构。

1：宽带光源；2：3dB耦合器；3：光学相位调制器；4：保偏光纤；5：传感头；6：光谱仪；7：空头；8：对湿度敏感的材料。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步描述。

如附图所示，一种基于拉锥光纤的湿度传感器，其特征在于：3dB耦合器2一端连接宽带光源1和光谱仪6，3dB耦合器2另外一端连接空头7和光学相位调制器3，光学相位调制器3连接保偏光纤4首尾端，所述保偏光纤4中部设置一个传感头5，传感头5为两端粗中间细的结构，细光纤区域外侧涂有对湿度敏感的材料8。

本发明基于以下原理：当入射光为宽带光时，由光学相位调制器3分为两个反向传输的光信号分别从保偏光纤4两端入射。两束光经过保偏光纤4后产生相位延迟δ，当它们重新入射光学相位调制器3时发生相干，在透射谱上表现为梳状滤波的特性。当有湿度变化时，对湿度敏感的材料8发生折射率改变，改变了两束光的相位延迟δ，从而引起FLM谐振波谷的移动。