[发明专利]基于量子弱值放大的高精度光纤湿度测量装置及方法

说明书

本发明公开了一种基于量子弱值放大的高精度光纤湿度测量装置及方法，包括：宽带激光器、第一准直器、45°起偏片、第一双折射晶体、干燥气室、被测气室、半波片、第二双折射晶体、相位补偿片、‑45°检偏片、第二准直器、光谱解调仪；宽带激光器的输出与所述第一耦合器的输入端相连；第一准直器的输出端先通过45°起偏片，形成45°线偏振光，经过第一双折射晶体分为两路，其中一路通过一段被测量气室，另外一路通过一段干燥气室，然后两路光路分别直接通过半波片，再进入第二双折射晶体，最后通过相位补偿片，经‑45°检偏片后，耦合到第二准直器，通过第二准直器进入光谱解调仪中。

技术领域

本发明属于光纤传感的技术领域，尤其涉及一种基于量子弱值放大的光纤湿度测量装置及方法。

背景技术

这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。

目前商用的温湿度传感探头产品主要包括以水银温度计组成的干湿球温湿度探头、湿敏电阻式温湿度探头、湿敏电容式温湿度探头等通用产品，尚未有采用光纤温湿度探头。

干湿球温湿度探头技术较为成熟，主要采用干、湿两个水银温度计组成干湿度表，以查表法测得空气中的相对湿度值，这种类型的温湿度计成本低，性能稳定。但该温湿度计只能每个探头独立使用，并且只能依靠人工完成数据读取及记录，使用中便利性差、人工成本高，更无法做到多传感探头组网使用、温湿度数据远程传输等功能，不具备智能化使用的条件。

而电阻式、电容式温湿度传感探头是通过温敏、湿敏电子元器件感知温度和湿度数据，其使用过程中需要供电，数据传输也需要电源及相关电缆进行辅助，无法做到传感端无源化，且电子器件对使用环境比较敏感，长时间使用容易老化，产生精度的下降。

另外采用光纤传感器作为温度和湿度敏感元件，再利用干湿法组成温度和相对湿度传感探头，可以做到敏感元件全光纤化，但探头后期维护，加水制造湿部环境。有报道称光纤光栅或多模光纤外部涂覆湿敏材料，也可以对湿度进行测量。但工艺上对涂覆层的材料和厚度有着严格的要求。生产湿敏传感器会造成产品合格率低，成本比较高。采用多模光纤方式的湿敏传感器同时也无法长距离地进行湿度测量。

发明内容

本发明为了解决上述问题，克服现有湿敏测量技术中存在高成本探测器、长距离问题，本申请提出了一种基于量子弱值放大的高精度光纤湿度测量装置及方法，该装置具备适合传感数据远距离传输、探头使用寿命长、性能稳定、抗电磁干扰强成本低、测量精度高及快速响应等天然优势。

本发明的第一目的是提供基于量子弱值放大的光纤湿度测量装置。

为了实现上述目的，本发明采用如下一种技术方案：

一种基于量子弱值放大的光纤湿度测量装置，该装置包括：

宽带激光器、第一准直器、45°起偏片、第一双折射晶体、干燥气室、被测气室、半波片、第二双折射晶体、相位补偿片、-45°检偏片、第二准直器、光谱解调仪；

所述第一准直器的输出端先通过45°起偏片，形成45°线偏振光，经过第一双折射晶体分为两路，其中一路通过一段被测量气室，另外一路通过一段干燥气室，然后两路光路分别直接通过半波片，再进入第二双折射晶体，最后通过相位补偿片，经-45°检偏片后，耦合到第二准直器，通过第二准直器进入光谱解调仪中。

作为进一步的技术方案，所述宽带激光器输出宽带激光，经过所述第一准直器后，通过45°起偏器后，经过第一双折射晶体分出两路光，一路光为o光，另一路光为e光，两路光相互正交，一路光对被测量气室进行折射率测量，即光通过被测气室后，再输入到半波片，从而使得o光转换为e光，再进入第二双折射晶体里。