一種基于sms結(jié)構(gòu)的束腰放大濕度傳感器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型涉及所述的一種基于SMS結(jié)構(gòu)的束腰放大濕度傳感器是利用束腰放大熔接可激發(fā)包層模，包層模和纖芯模發(fā)生干涉的原理制成的。包括寬帶光源、入射單模光纖、SMS結(jié)構(gòu)光纖傳感探頭、濕度敏感材料、出射單模光纖和光譜儀。外界濕度變化時(shí)兩束光的有效折射率以及光程差也相應(yīng)的改變，使得輸出光的諧振峰中心波長(zhǎng)發(fā)生變化。利用光譜儀檢測(cè)傳輸光譜的諧振峰移動(dòng)，可解調(diào)出環(huán)境濕度信息。本實(shí)用新型提出的濕度傳感器，具有測(cè)量體積小、耐高溫和耐腐蝕等特點(diǎn)，是一種非電量濕度傳感器，尤其適合于高濕度下工作。
【專(zhuān)利說(shuō)明】—種基于SMS結(jié)構(gòu)的束腰放大濕度傳感器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于光纖傳感【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種基于SMS結(jié)構(gòu)的束腰放大濕度傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]濕度是表示空氣中水汽含量的物理量。隨著工農(nóng)業(yè)的迅猛發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，對(duì)環(huán)境濕度的監(jiān)測(cè)越來(lái)越受到人們的重視，對(duì)濕度傳感器的環(huán)境適應(yīng)性以及測(cè)量范圍、響應(yīng)速度、測(cè)量精度等主要指標(biāo)的要求也越來(lái)越高。國(guó)防科技、航空航天、發(fā)電變電、紡織、食品、醫(yī)藥、倉(cāng)儲(chǔ)、農(nóng)業(yè)等行業(yè)對(duì)濕度的要求都非常嚴(yán)格，對(duì)濕度參量進(jìn)行有效的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制，已成為正常生產(chǎn)的前提。
[0003]早期發(fā)明的干濕球濕度計(jì)和毛發(fā)濕度計(jì)，由于其測(cè)量精度低、響應(yīng)速度慢、信號(hào)處理和控制困難等缺點(diǎn)，其應(yīng)用范圍非常有限。現(xiàn)有的濕度傳感器中，電容式、電阻式等電量濕度傳感器，由于測(cè)量精度高、響應(yīng)速度快以及信號(hào)易于處理和控制等優(yōu)勢(shì)，在市場(chǎng)中占據(jù)主導(dǎo)地位，但其存在著長(zhǎng)期穩(wěn)定性和互換性差的不足以及濕滯、漂移、抗污染能力差等缺點(diǎn)，在核工業(yè)、電力傳輸?shù)阮I(lǐng)域受到限制，因此也無(wú)法滿足現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的需要。
[0004]光纖濕度傳感器以其對(duì)外界環(huán)境的變化敏感、體積小、抗電磁干擾能力強(qiáng)、耐腐蝕、能實(shí)現(xiàn)絕對(duì)測(cè)量、穩(wěn)定性好、容易復(fù)用、能埋入工程結(jié)構(gòu)等特點(diǎn)，因此得到了日益廣泛的應(yīng)用。本實(shí)用新型制作簡(jiǎn)單，成本低廉。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本實(shí)用新型的目的是提供一種基于SMS結(jié)構(gòu)的束腰放大濕度傳感器技術(shù)方案。
[0006]所述的一種基于SMS結(jié)構(gòu)的束腰放大濕度傳感器，其特征在于包括寬帶光源、入射單模光纖、濕度敏感材料、SMS結(jié)構(gòu)光纖探頭、出射單模光纖、光譜儀，所述的SMS結(jié)構(gòu)光纖探頭一端與入射單模光纖和寬帶光源相連，另一端與出射單模光纖和光譜儀相連，所述的濕度敏感材料涂敷在SMS結(jié)構(gòu)光纖探頭的表面。
[0007]所述的一種基于SMS結(jié)構(gòu)的束腰放大濕度傳感器,其特征在于所述的SMS結(jié)構(gòu)光纖探頭長(zhǎng)度為8mm。
[0008]所述的一種基于SMS結(jié)構(gòu)的束腰放大濕度傳感器，其特征在于所述的濕度敏感材料是通過(guò)溶膠一凝膠法配置的水凝膠，該材料的折射率隨外界濕度變化而變化。
[0009]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于:濕度敏感材料化學(xué)性能穩(wěn)定，具有長(zhǎng)期穩(wěn)定性和響應(yīng)速度快的突出優(yōu)點(diǎn)，SMS結(jié)構(gòu)光纖探頭制作簡(jiǎn)單，可以降低成本。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是本實(shí)用新型SMS結(jié)構(gòu)光纖探頭示意圖。【具體實(shí)施方式】
[0011]下面結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明:
[0012]如圖1所示，一種基于SMS結(jié)構(gòu)的束腰放大濕度傳感器，包括寬帶光源1、入射單模光纖2、濕度敏感材料3、SMS結(jié)構(gòu)光纖探頭4、出射單模光纖5、光譜儀6，所述的SMS結(jié)構(gòu)光纖探頭4的兩端分別與入射單模光纖2和出射單模光纖5熔接，SMS結(jié)構(gòu)光纖探頭4的表面涂上一層濕度敏感材料3，入射單模光纖2的另一端面與寬帶光源I連接，出射單模光纖5的另一端面與光纖光譜儀6連接。所述的SMS結(jié)構(gòu)光纖探頭4由兩個(gè)束腰放大通過(guò)多模光纖級(jí)聯(lián)在一起形成，濕度敏感材料3是通過(guò)溶膠-凝膠法配置的水凝膠，該材料的折射率隨外界濕度變化而變化。
[0013]本實(shí)用新型裝置的工作方式為:寬帶光源發(fā)出的光通過(guò)入射單模光纖輸入SMS結(jié)構(gòu)光纖探頭，通過(guò)傳感頭第一個(gè)束腰分成兩束光，一束光在多模光纖纖芯中傳輸，另一束光在多模光纖包層中傳輸，兩束光在傳感頭第二個(gè)束腰處稱(chēng)合在單模光纖纖芯形成MZ干涉。在兩束腰之間的多模光纖的包層外涂上濕度敏感材料，外界濕度變化引起濕度敏感材料折射率的變化，從而引起包層中的光的雙折射系數(shù)B和長(zhǎng)度L的改變，兩束光的有效折射率以及光程差也相應(yīng)的改變，使得輸出光的諧振峰中心波長(zhǎng)發(fā)生變化。利用光譜儀檢測(cè)傳輸光譜的諧振峰移動(dòng)，可解調(diào)出環(huán)境濕度信息。
[0014]本實(shí)用新型能夠?qū)崿F(xiàn)濕度測(cè)量的關(guān)鍵為:兩個(gè)束腰放大單模光纖通過(guò)多模光纖級(jí)聯(lián)在一起形成SMS結(jié)構(gòu)光纖探頭，并且在SMS結(jié)構(gòu)光纖探頭的多模光纖部分涂一層濕度敏感材料，在相對(duì)濕度從10 %到90 % RH變化過(guò)程中，濕度敏感材料的折射率亦相應(yīng)地從1.35增大到1.45，總的變化量達(dá)到0.1，呈現(xiàn)出良好的濕敏特性。
【權(quán)利要求】
1.一種基于SMS結(jié)構(gòu)的束腰放大濕度傳感器，其特征在于包括寬帶光源(I)、入射單模光纖⑵、濕度敏感材料⑶、SMS結(jié)構(gòu)光纖探頭(4)、出射單模光纖(5)、光譜儀(6)，所述的SMS結(jié)構(gòu)光纖傳感探頭(4) 一端與入射單模光纖(2)和寬帶光源(I)相連，另一端與出射單模光纖(5)和光譜儀(6)相連，所述的濕度敏感材料(3)涂敷在SMS結(jié)構(gòu)光纖探頭(4)的表面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于SMS結(jié)構(gòu)的束腰放大濕度傳感器，其特征在于所述的SMS結(jié)構(gòu)光纖傳感探頭長(zhǎng)度為8mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于SMS結(jié)構(gòu)的束腰放大濕度傳感器，其特征在于所述的濕度敏感材料是通過(guò)溶膠-凝膠法配置的水凝膠，該材料的折射率隨外界濕度變化而變化。
【文檔編號(hào)】G01N21/45GK203587499SQ201320607438
【公開(kāi)日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2013年9月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月27日
【發(fā)明者】唐學(xué)敏, 安佳麗, 朱冰倩, 王寧, 金永興 申請(qǐng)人:中國(guó)計(jì)量學(xué)院