CN202869694U - 一种光纤光栅温度/湿度传感器 - Google Patents
一种光纤光栅温度/湿度传感器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN202869694U CN202869694U CN201220596699.9U CN201220596699U CN202869694U CN 202869694 U CN202869694 U CN 202869694U CN 201220596699 U CN201220596699 U CN 201220596699U CN 202869694 U CN202869694 U CN 202869694U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- temperature
- humidity
- fiber bragg
- bragg grating
- optical fiber
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
Abstract
本实用新型涉及一种光纤Bragg光栅的温/湿度传感器，传感器由光纤、温度敏感元件和湿度敏感元件组成，能实现复杂环境处的温度和湿度参数同时测量。该传感基元湿度传感部分的光纤Bragg光栅表面镀一层30—50μm厚的聚酰亚胺，镀有聚酰亚胺的光纤Bragg光栅湿度传感元件同时对温度和湿度变化敏感；光纤Bragg光栅温度传感部分只对环境温度变化敏感。通过两者关系建立数值模型可同时获得所测环境的温度和湿度值；且可串联多个传感基元，实现复杂环境处的温度场和湿度场测量。该光纤光栅温度/湿度传感器稳定性好，便于应用在复杂环境中。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种光纤光栅温度/湿度传感器。
背景技术
现有的压电式的温度传感器和湿度传感器，最大的问题在于抗电磁干扰性能差，易产生电火花。因此，在复杂的恶劣的环境下，检测数据不准确，且安全性能差。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种光纤光栅温度/湿度传感器，该光纤光栅温度/湿度传感器稳定性好，便于应用在复杂环境中。
实用新型的技术解决方案如下：
一种光纤光栅温度/湿度传感器，包括光纤、光纤布拉格光栅温度传感元件和光纤布拉格光栅湿度传感元件；所述的光纤由纤芯和包裹纤芯的包层组成；光纤布拉格光栅温度传感元件设置在纤芯上；光纤布拉格光栅湿度传感敏感材料套装在包层的外壁上。
光纤布拉格光栅湿度传感元件为多个，部分光纤布拉格光栅湿度传感元件外壁设有一个厚度为30~50μm的聚酰亚胺层。
所有光纤布拉格光栅温度传感元件串接在一起；光纤布拉格光栅湿度传感元件为多个，且所有光纤布拉格光栅湿度传感元件串接在一起。
有益效果：
本实用新型的光纤光栅温度/湿度传感器是集信息获取和传输于一体、具有灵敏度高、抗恶劣环境、成本低等优点；加上独特的体小质轻、抗电磁干扰、耐腐蚀等优势，相比传统的压电式传感器，光纤光栅传感器具有无可比拟的优越性。非常适合应用于复杂环境处温度和湿度的同时监测，同时可借助已有的光纤通信网络进行信息传输，可广泛应用于大尺度、大时空域、复杂环境场中的物理参量测量。且该类传感系统可实现在线实时监控，不会产生电火花。
光纤Bragg（布拉格）光栅温度/湿度传感器具有级联多点测量的优点，可实现对复杂环境的温度场和湿度场的同时测量。光纤Bragg光栅栅区为温度/湿度敏感元件，湿度传感部分被封装在湿度增敏材料内，传感器两端分别是传输光纤和尾纤。该传感器通过测量光纤Bragg光栅反射中心波长的漂移量来实现对环境温度和湿度的测量。
本实用新型通过串联一组光纤布拉格（Bragg）光栅温度/湿度传感基元，可实现分布式、远距离的温度场和湿度场测量。同时本实用新型传感器还具有抗电磁干扰，不产生电火花、安全可靠等优点。
附图说明
图1为光纤光栅温度/湿度传感器的结构示意图；
标号说明：1-纤芯，2-包层，4-光纤布拉格光栅温度传感元件，5-光纤布拉格光栅湿度传感元件。
具体实施方式
以下将结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明：
实施例1：
如图1所示，一种光纤光栅温度/湿度传感器，包括光纤、光纤布拉格光栅温度传感元件和光纤布拉格光栅湿度传感元件；所述的光纤由纤芯和包裹纤芯的包层组成；光纤布拉格光栅温度传感元件设置在纤芯上；光纤布拉格光栅湿度传感敏感材料套装在包层的外壁上。
光纤布拉格光栅湿度传感元件为多个，光纤布拉格光栅湿度传感元件外壁设有一个厚度为30~50μm的聚酰亚胺层。
所有光纤布拉格光栅温度传感元件串接在一起；光纤布拉格光栅湿度传感元件为多个，且所有光纤布拉格光栅湿度传感元件串接在一起。
各个光纤布拉格（Bragg）光栅的反射中心波长峰间隔大于3nm；每个传感基元的光纤布拉格（Bragg）光栅湿度传感部分表面镀一层30—50μm厚的聚酰亚胺，未镀膜的光纤光栅作为温度监测和补偿作用。
工作原理说明：聚酰亚胺吸收空气中的水蒸气膨胀，使得镀有聚酰亚胺薄膜的光纤布拉格（Bragg）光栅发生轴向应变，而未镀薄膜的光纤布拉格（Bragg）光栅本身对温度敏感，环境温度和湿度的变化导致光纤布拉格（Bragg）光栅反射中心波长发生漂移。利用光纤布拉格（Bragg）光栅反射中心波长与温度、湿度的线性关系，建立数值模型，采用试验法标定模型灵敏度系数。通过测量光纤布拉格（Bragg）光栅反射中心波长的漂移量，由数值模型可计算出复杂环境的温度和湿度。
镀有聚酰亚胺的光纤布拉格（Bragg）光栅湿度传感元件和光纤布拉格（Bragg）光栅温度传感元件的布拉格（Bragg）反射中心波长间隔为2nm；采用浸蘸镀膜技术在光纤布拉格（Bragg）光栅湿度传感表面镀一层聚酰亚胺薄膜。环境温度的变化和聚酰亚胺薄膜吸收空气中的水蒸气膨胀，都将导致光纤布拉格（Bragg）光栅湿度传感的反射中心波长产生漂移；同时环境温度的变化会导致光纤布拉格（Bragg）光栅温度传感的反射中心波长也产生漂移。
传感设计过程中，首先对两个光纤布拉格（Bragg）光栅与环境温度的关系进行标定，用线性拟合的方法获得其温度灵敏度系数；然后再对镀有聚酰亚胺的光纤布拉格（Bragg）光栅与湿度的关系进行标定，获得其湿度灵敏度系数。由于镀有聚酰亚胺的光纤布拉格（Bragg）光栅湿度传感元件同时对温度和湿度变化都敏感，而光纤布拉格（Bragg）光栅温度传感部分只对环境温度变化敏感，由此，建立数值模型（为现有技术），然后将温度/湿度传感基元布设在监测环境中，可同时获得所测环境的温度和湿度。
本方案具有测量精度高、安全性能好、可分布式测量、抗电磁干扰和结构简洁安装方便等优点。
Claims (3)
1.一种光纤光栅温度/湿度传感器，包括光纤、光纤布拉格光栅温度传感元件和光纤布拉格光栅湿度传感元件；所述的光纤由纤芯和包裹纤芯的包层组成；光纤布拉格光栅温度传感元件设置在纤芯上；光纤布拉格光栅湿度传感元件敏感材料套装在包层的外壁上。
2.根据权利要求1所述的光纤光栅温度/湿度传感器，其特征在于，光纤布拉格光栅湿度传感元件为多个，光纤布拉格光栅湿度传感元件外壁设有一个厚度为30~50μm的聚酰亚胺层。
3.根据权利要求2所述的光纤光栅温度/湿度传感器，其特征在于，所有光纤布拉格光栅温/湿度传感元件串接在一起。传感器采用双光纤光栅结构，即可作为温度补偿作用，也同时测量双参量。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201220596699.9U CN202869694U (zh) | 2012-11-13 | 2012-11-13 | 一种光纤光栅温度/湿度传感器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201220596699.9U CN202869694U (zh) | 2012-11-13 | 2012-11-13 | 一种光纤光栅温度/湿度传感器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN202869694U true CN202869694U (zh) | 2013-04-10 |
Family
ID=48036404
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201220596699.9U Expired - Lifetime CN202869694U (zh) | 2012-11-13 | 2012-11-13 | 一种光纤光栅温度/湿度传感器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN202869694U (zh) |
Cited By (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103512620A (zh) * | 2013-10-21 | 2014-01-15 | 武汉福翰科技有限公司 | 湿敏光栅的制备方法及光纤光栅温湿传感器 |
| CN104006901A (zh) * | 2014-06-17 | 2014-08-27 | 武汉理工大学 | 基于多孔薄膜的光纤温度传感器及其制备和测量方法 |
| WO2016087442A1 (en) | 2014-12-01 | 2016-06-09 | Danmarks Tekniske Universitet | Compact optical sensor for measuring physical parameters |
| CN108168586A (zh) * | 2018-02-07 | 2018-06-15 | 濮阳光电产业技术研究院 | 一种光纤光栅温湿度一体传感器 |
| CN108318062A (zh) * | 2018-03-08 | 2018-07-24 | 云南电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种光纤光栅温湿度传感器及温湿度测量系统 |
| 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 |
| CN108844655A (zh) * | 2018-04-20 | 2018-11-20 | 武汉中航传感技术有限责任公司 | 一种光纤光栅温湿度传感器 |
| CN108896488A (zh) * | 2018-07-17 | 2018-11-27 | 山东省科学院激光研究所 | 光纤湿度传感器、制作方法、数据处理方法及采集装置 |
| CN109211797A (zh) * | 2018-11-01 | 2019-01-15 | 北京航空航天大学 | 一种带温度补偿抗轴向应变干扰的光纤光栅湿度传感器 |
| CN109313120A (zh) * | 2016-03-30 | 2019-02-05 | 吉林大学 | 湿度传感器及其用途 |
| CN109855663A (zh) * | 2019-02-28 | 2019-06-07 | 武汉理工大学 | 布喇格光纤光栅阵列准分布式多参量测量的方法及装置 |
| CN109855662A (zh) * | 2019-02-28 | 2019-06-07 | 武汉理工大学 | 光纤光栅f-p腔阵列准分布式多参量测量的方法及装置 |
| CN110579287A (zh) * | 2019-09-16 | 2019-12-17 | 西北大学 | 一种基于单毛细玻璃管封装光纤传感器及测试方法 |
| CN110726681A (zh) * | 2019-10-28 | 2020-01-24 | 中国科学院西安光学精密机械研究所 | 用于温湿度、pH值检测的一体式光纤布拉格光栅传感器 |
| CN111220208A (zh) * | 2019-12-06 | 2020-06-02 | 山东省科学院激光研究所 | 一种新型光纤温湿度传感器 |
| CN113075165A (zh) * | 2021-03-18 | 2021-07-06 | 重庆理工大学 | 一种u形湿敏光纤传感器及制作方法 |
| CN113740264A (zh) * | 2021-07-21 | 2021-12-03 | 浙江理工大学 | 一种织物定形机尾气湿度检测方法及装置 |
| WO2023151112A1 (zh) * | 2022-02-09 | 2023-08-17 | 深圳大学 | 一种自带温度标定的光纤湿度传感器 |
-
2012
- 2012-11-13 CN CN201220596699.9U patent/CN202869694U/zh not_active Expired - Lifetime
Cited By (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103512620B (zh) * | 2013-10-21 | 2016-03-30 | 武汉福翰科技有限公司 | 湿敏光栅的制备方法及光纤光栅温湿传感器 |
| CN103512620A (zh) * | 2013-10-21 | 2014-01-15 | 武汉福翰科技有限公司 | 湿敏光栅的制备方法及光纤光栅温湿传感器 |
| CN104006901A (zh) * | 2014-06-17 | 2014-08-27 | 武汉理工大学 | 基于多孔薄膜的光纤温度传感器及其制备和测量方法 |
| CN104006901B (zh) * | 2014-06-17 | 2017-03-08 | 武汉理工大学 | 基于多孔薄膜的光纤温度传感器及其制备和测量方法 |
| WO2016087442A1 (en) | 2014-12-01 | 2016-06-09 | Danmarks Tekniske Universitet | Compact optical sensor for measuring physical parameters |
| CN109313120A (zh) * | 2016-03-30 | 2019-02-05 | 吉林大学 | 湿度传感器及其用途 |
| CN109313120B (zh) * | 2016-03-30 | 2021-11-19 | 吉林大学 | 湿度传感器及其用途 |
| CN108168586A (zh) * | 2018-02-07 | 2018-06-15 | 濮阳光电产业技术研究院 | 一种光纤光栅温湿度一体传感器 |
| CN108318062A (zh) * | 2018-03-08 | 2018-07-24 | 云南电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种光纤光栅温湿度传感器及温湿度测量系统 |
| CN108318062B (zh) * | 2018-03-08 | 2023-10-13 | 云南电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种光纤光栅温湿度传感器及温湿度测量系统 |
| 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 |
| CN108844655A (zh) * | 2018-04-20 | 2018-11-20 | 武汉中航传感技术有限责任公司 | 一种光纤光栅温湿度传感器 |
| CN108896488A (zh) * | 2018-07-17 | 2018-11-27 | 山东省科学院激光研究所 | 光纤湿度传感器、制作方法、数据处理方法及采集装置 |
| CN109211797A (zh) * | 2018-11-01 | 2019-01-15 | 北京航空航天大学 | 一种带温度补偿抗轴向应变干扰的光纤光栅湿度传感器 |
| CN109855663A (zh) * | 2019-02-28 | 2019-06-07 | 武汉理工大学 | 布喇格光纤光栅阵列准分布式多参量测量的方法及装置 |
| CN109855662A (zh) * | 2019-02-28 | 2019-06-07 | 武汉理工大学 | 光纤光栅f-p腔阵列准分布式多参量测量的方法及装置 |
| CN110579287A (zh) * | 2019-09-16 | 2019-12-17 | 西北大学 | 一种基于单毛细玻璃管封装光纤传感器及测试方法 |
| CN110726681A (zh) * | 2019-10-28 | 2020-01-24 | 中国科学院西安光学精密机械研究所 | 用于温湿度、pH值检测的一体式光纤布拉格光栅传感器 |
| CN111220208A (zh) * | 2019-12-06 | 2020-06-02 | 山东省科学院激光研究所 | 一种新型光纤温湿度传感器 |
| CN111220208B (zh) * | 2019-12-06 | 2022-07-01 | 山东省科学院激光研究所 | 一种新型光纤温湿度传感器 |
| CN113075165A (zh) * | 2021-03-18 | 2021-07-06 | 重庆理工大学 | 一种u形湿敏光纤传感器及制作方法 |
| CN113075165B (zh) * | 2021-03-18 | 2022-10-18 | 重庆理工大学 | 一种u形湿敏光纤传感器及制作方法 |
| CN113740264A (zh) * | 2021-07-21 | 2021-12-03 | 浙江理工大学 | 一种织物定形机尾气湿度检测方法及装置 |
| WO2023151112A1 (zh) * | 2022-02-09 | 2023-08-17 | 深圳大学 | 一种自带温度标定的光纤湿度传感器 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN202869694U (zh) | 一种光纤光栅温度/湿度传感器 | |
| CN201845405U (zh) | 标准具与温控光栅联合的光纤光栅温度火灾报警系统 | |
| CN102374873B (zh) | 一种基于光ofdm的传感系统及其光纤光栅监测方法 | |
| CN103364070B (zh) | 一种基于体相位光栅解调的光纤光栅振动传感系统 | |
| CN103398801B (zh) | 一种光纤光栅温度测量装置及测量方法 | |
| CN201392418Y (zh) | 复合型传感光缆 | |
| CN201859117U (zh) | 一种基于多模干涉sms光纤结构的湿度传感器 | |
| CN105181108A (zh) | 一种光纤光栅地声传感探头及传感系统 | |
| CN203177817U (zh) | 用于杆塔水平角度测量的带温度补偿光纤角度传感器 | |
| CN201903411U (zh) | 基于光纤光栅温度传感器的电力设备温度在线监测系统 | |
| CN201707750U (zh) | 气体光谱吸收盒与温控光栅联合光纤光栅火灾报警系统 | |
| CN103076070A (zh) | 一种电缆敷冰检测装置 | |
| CN207540631U (zh) | 一种光纤光栅水位监测装置 | |
| CN203224440U (zh) | 一种基于多模干涉msm结构的湿度传感器 | |
| CN103245304B (zh) | 用于杆塔水平角度测量的带温度补偿光纤角度传感器 | |
| CN101458100A (zh) | Fbg传感器的解调系统及其解调方法 | |
| CN102435551A (zh) | 建筑墙体湿度光纤光栅监测系统 | |
| CN204881836U (zh) | 一种光纤光栅地声传感探头 | |
| CN203643330U (zh) | 基于光纤布拉格光栅的湿度传感结构 | |
| CN203069301U (zh) | 一种光纤光栅式压力传感器 | |
| CN112649052A (zh) | 基于全光纤光栅传感网络的船体多参量监测系统及方法 | |
| CN202393696U (zh) | 基于tfbg温度不敏感的光源自校正湿度传感器 | |
| CN206161145U (zh) | 一种分布式光纤振动传感系统 | |
| CN201266418Y (zh) | 一种在线实时光纤光栅火灾监测系统 | |
| Peng et al. | RETRACTED ARTICLE: Intelligent electrical equipment fiber Bragg grating temperature measurement system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Free format text: FORMER OWNER: CHANGSHA XIANGJI HAIDUN TECHNOLOGY CO., LTD. HUNAN HAIDUN FIBER OPTIC SENSING TECHNOLOGY ENGINEERING LABORATORY CO., LTD. Effective date: 20130729 Owner name: HUNAN HAIDUN FIBER OPTIC SENSING TECHNOLOGY ENGINE Free format text: FORMER OWNER: GREATWALL INFORMATION INDUSTRY CO., LTD. Effective date: 20130729 |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20130729 Address after: 410100 No. three, No. 5 East, Changsha Economic Development Zone, Hunan, China Patentee after: HUNAN HAIDUN OPTICAL FIBER SENSING TECHNOLOGY ENGINEERING LABORATORY Co.,Ltd. Address before: 410100 No. three, No. 5 East, Changsha Economic Development Zone, Hunan, China Patentee before: GREATWALL INFORMATION INDUSTRY Co.,Ltd. Patentee before: CHANGSHA HCC HIDEN TECHNOLOGY Co.,Ltd. Patentee before: HUNAN HAIDUN OPTICAL FIBER SENSING TECHNOLOGY ENGINEERING LABORATORY Co.,Ltd. |
|
| CX01 | Expiry of patent term | ||
| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20130410 |