CN110687076A - 一种基于聚合物光纤模式干涉仪的湿度传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明属于传感器技术领域，具体涉及一种基于聚合物光纤模式干涉仪的湿度传感器。解决了传统的检测湿度方法存在的精测精度不高或过渡依赖外界敏感材料的问题，包括两段单模石英光纤及一段聚合物光纤；聚合物光纤的两端分别通过抗水聚合物胶体与单模石英光纤连接。构成石英光纤‑胶体‑聚合物光纤‑胶体‑石英光纤的模式干涉仪结构。当光入射到第一个接口及第一个胶体时将会有效激发高阶模式，该模式将继续传导到第二个接口即第二个胶体将会跟基模进行耦合相干。由于聚合物光纤和胶体对外界的湿气同时具有较高的敏感性，当外界湿度发生变化时，该干涉仪的透射光谱的波长和强度将同时发生变化，通过检测两个参数的变化可以有效他侧外界湿度的变化。
Description
技术领域
本发明属于传感器技术领域，具体涉及一种基于聚合物光纤模式干涉仪的湿度传感器。
背景技术
湿度检测是重要的一个检测参数。传统的检测方法是基于电类的湿度传感器及光纤检测，基于电类的湿度传感器通过测量电类传感器的电阻或电容随湿度的变化来进行检测，往往受到外界电磁干扰信号的影响，同时需要考虑供电和腐蚀等问题。基于光纤检测方法是通过在玻璃光纤上镀一些对外界湿度敏感的材料从而改变折射率的变化从而实现对湿度的检测，其检测的灵敏度过度的依赖于外界敏感材料。
发明内容
为了解决传统的检测湿度方法存在的精测精度不高或过渡依赖外界敏感材料的问题，本发明提供一种新型的基于聚合物光纤干涉仪的新型的湿度传感器。
本发明的技术方案是提供一种基于聚合物光纤模式干涉仪的湿度传感器，其特殊之处在于：包括两段单模石英光纤及一段聚合物光纤；
上述聚合物光纤的两端分别通过抗水聚合物胶体与单模石英光纤连接。
进一步地，上述聚合物光纤与单模石英光纤的直径相同。
进一步地，上述聚合物光纤与单模石英光纤通过抗水聚合物胶体同轴对接。
进一步地，上述抗水聚合物胶体为UV胶体或环氧树脂，其厚度为50-100um。
进一步地，上述聚合物光纤为PMMA材料类光纤。
本发明的有益效果是：
本发明传感器通过抗水聚合物胶体材料将一小段聚合物光纤接到两端的单模石英光纤，从而构成石英光纤-胶体-聚合物光纤-胶体-石英光纤的模式干涉仪结构。在单模石英光纤和聚合物光纤通过聚合物胶体材料将接口紧紧粘结住。当光入射到第一个接口及第一个胶体时将会有效激发高阶模式，该模式将继续传导到第二个接口即第二个胶体将会跟基模进行耦合相干。由于聚合物光纤和胶体对外界的湿气同时具有较高的敏感性，当外界湿度发生变化时，该干涉仪的透射光谱的波长和强度将同时发生变化，通过检测该两个参数的变化可以有效他侧外界湿度的变化。
附图说明
图1为本发明实施例基于聚合物光纤模式干涉仪的湿度传感器结构示意图；
图2为本发明实施例基于聚合物光纤模式干涉仪的湿度传感器应用示意图；
图中附图标记为：1-单模石英光纤，2-聚合物光纤，3-抗水聚合物胶体，4-光源，5-光电探测器。
具体实施方式
从图1可以看出，本发明湿度传感器采用单模石英光纤1以及聚合物光纤2实现湿度的检测，其中聚合物光纤的两端分别通过抗水聚合物胶体3材料与两段单模石英光纤1粘接，聚合物光纤2与单模石英光纤1的直径是相等的，粘接时保证二者同轴。本实施例中采用的环氧树脂作为抗水聚合物胶体材料，在其他实施例中还可以采用UV胶体和聚酯材料作为抗水聚合物胶体材料。本实施例中聚合物光纤为PMMA。
本发明传感器结构构成石英光纤-胶体-聚合物光纤-胶体-石英光纤的模式干涉仪结构。在玻璃光纤和聚合物光纤通过聚合物胶体材料将接口紧紧粘结住。当光入射到第一个接口及第一个胶体时将会有效激发高阶模式，该模式将继续传导到第二个接口即第二个胶体将会跟基模进行耦合相干。由于聚合物光纤和胶体对外界的湿气同时具有较高的敏感性，当外界湿度发生变化时，该干涉仪的透射光谱的波长和强度将同时发生变化，通过检测该两个参数的变化可以有效他侧外界湿度的变化。
该类传感器可以选用单波长的激光光源作为光源4，外界湿度发生变化时候，该传感器的透射谱和强度同时发生变化可以对单波长激光的光强进行调制，通过光电探测器5直接探测光强的变化就可以实现对外界湿度的高敏感探测。
Claims (5)
1.一种基于聚合物光纤模式干涉仪的湿度传感器，其特征在于：包括两段单模石英光纤及一段聚合物光纤；
所述聚合物光纤的两端分别通过抗水聚合物胶体与单模石英光纤连接。
2.根据权利要求1所述的基于聚合物光纤模式干涉仪的湿度传感器，其特征在于：所述聚合物光纤与单模石英光纤的直径相同。
3.根据权利要求2所述的基于聚合物光纤模式干涉仪的湿度传感器，其特征在于：所述聚合物光纤与单模石英光纤通过抗水聚合物胶体同轴对接。
4.根据权利要求3所述的基于聚合物光纤模式干涉仪的湿度传感器，其特征在于：所述抗水聚合物胶体为UV胶体或环氧树脂，其厚度为50-100um。
5.根据权利要求3所述的基于聚合物光纤模式干涉仪的湿度传感器，其特征在于：所述聚合物光纤为PMMA材料类光纤。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112763458A (zh) * | 2020-12-24 | 2021-05-07 | 汕头大学 | 一种基于马赫曾德干涉的光纤湿度检测装置 |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20050105841A1 (en) * | 2002-10-04 | 2005-05-19 | Shufang Luo | Devices, systems, and methods for sensing moisture |
| JP2005351663A (ja) * | 2004-06-08 | 2005-12-22 | Hitachi Cable Ltd | Ｆｂｇ湿度センサ及びｆｂｇ湿度センサを用いた湿度測定方法 |
| CN101126666A (zh) * | 2007-09-27 | 2008-02-20 | 天津大学 | 高灵敏度光纤温度传感器 |
| CN201859117U (zh) * | 2010-11-22 | 2011-06-08 | 中国计量学院 | 一种基于多模干涉sms光纤结构的湿度传感器 |
| CN204613104U (zh) * | 2015-05-12 | 2015-09-02 | 中国计量学院 | 一种基于错位熔接的光纤湿度传感器 |
| CN107121412A (zh) * | 2017-06-19 | 2017-09-01 | 中国计量大学 | 一种基于甲基纤维素修饰的光子晶体光纤湿度测量传感器 |
| CN108827916A (zh) * | 2018-04-20 | 2018-11-16 | 武汉理工大学 | 基于氯化锂掺杂聚酰亚胺的光纤湿度传感器及其制备方法 |
| CN110208215A (zh) * | 2019-05-15 | 2019-09-06 | 华南师范大学 | 一种基于氧化石墨烯迈克尔逊干涉仪的湿度传感器 |
| CN211402137U (zh) * | 2019-10-28 | 2020-09-01 | 中国科学院西安光学精密机械研究所 | 一种基于聚合物光纤模式干涉仪的湿度传感器 |
-
2019
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Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20050105841A1 (en) * | 2002-10-04 | 2005-05-19 | Shufang Luo | Devices, systems, and methods for sensing moisture |
| JP2005351663A (ja) * | 2004-06-08 | 2005-12-22 | Hitachi Cable Ltd | Ｆｂｇ湿度センサ及びｆｂｇ湿度センサを用いた湿度測定方法 |
| CN101126666A (zh) * | 2007-09-27 | 2008-02-20 | 天津大学 | 高灵敏度光纤温度传感器 |
| CN201859117U (zh) * | 2010-11-22 | 2011-06-08 | 中国计量学院 | 一种基于多模干涉sms光纤结构的湿度传感器 |
| CN204613104U (zh) * | 2015-05-12 | 2015-09-02 | 中国计量学院 | 一种基于错位熔接的光纤湿度传感器 |
| CN107121412A (zh) * | 2017-06-19 | 2017-09-01 | 中国计量大学 | 一种基于甲基纤维素修饰的光子晶体光纤湿度测量传感器 |
| CN108827916A (zh) * | 2018-04-20 | 2018-11-16 | 武汉理工大学 | 基于氯化锂掺杂聚酰亚胺的光纤湿度传感器及其制备方法 |
| CN110208215A (zh) * | 2019-05-15 | 2019-09-06 | 华南师范大学 | 一种基于氧化石墨烯迈克尔逊干涉仪的湿度传感器 |
| CN211402137U (zh) * | 2019-10-28 | 2020-09-01 | 中国科学院西安光学精密机械研究所 | 一种基于聚合物光纤模式干涉仪的湿度传感器 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 张芸山;乔学光;邵敏;傅海威;李辉栋;赵娜;: "基于光纤锥级联结构的湿度传感器", 光子学报, no. 03 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112763458A (zh) * | 2020-12-24 | 2021-05-07 | 汕头大学 | 一种基于马赫曾德干涉的光纤湿度检测装置 |
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