CN213957151U - 一种三芯错位光纤湿度传感系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种三芯错位光纤湿度传感系统，属于光纤传感领域；本实用新型与其他湿度传感系统相比具有灵敏度高、结构简单、成本低、可同时对温度进行补偿、响应速度快、抗电磁干扰能力强等优点；本实用新型包括宽带光源，单模光纤，光纤错位结构，光纤布拉格光栅，光谱仪；其中，光纤错位结构由多模光纤和三芯光纤错位熔接而成，其表面涂覆一层石墨烯，光纤错位结构作为主要传感部分与外界作用，再经光纤布拉格光栅进行温度补偿，最后光谱仪得到传感后的干涉谱；当外界环境变化时，石墨烯吸附空气中的水分使光纤错位结构的有效折射率发生改变，从而使传感后的光谱发生改变从而进行湿度传感。
Description
技术领域
本实用新型设计属于光纤传感领域，具体涉及一种三芯错位光纤湿度传感器系统。
背景技术
湿度是一种重要的环境参数。环境中的水蒸气影响着一切物理、化学和生物过程。湿度也影响物体的热、电、光等方面的特性。随着世界科技的不断发展，空气中的湿度不仅影响着工业、农业、环境监测等领域的发展，而且与人的日常生活密切相关。另外，环境湿度会影响材料的水分含量，引起材料尺度和性能的变化，对生产生活产生极大地影响，甚至威胁生物体的生命安全。因此，对于湿度的精准检测的研究具有重要的科研意义。目前，广泛应用于外界环境湿度检测的传感器精确度低、稳定性差，灵敏度低，这种传统的湿度传感器精度不足，需要在特定环境中才能使用，具有很大的使用局限性。因此，为了更好的进行恶劣环境下的湿度测量，研究生产出了光纤类湿度传感器。与传统的湿度传感器相比，光纤类湿度传感器具有成本低、体积小、抗电磁干扰、灵敏度高等优点，适合广泛应用于电厂、工厂、建筑、桥梁等其他需要抗电磁干扰的场合。
发明内容
本实用新型提供了一种三芯错位光纤湿度传感系统，是为了解决现有的传统湿度传感器的精确度低、稳定性差、灵敏度低等问题。
为了上述目的，本实用新型实例采用如下技术方案：
提供了一种三芯错位的光纤湿度传感系统，其特征在于：它包括宽带光源(1)、多模光纤(2)、三芯光纤(3)、光纤布拉格光栅(4)、光谱仪(5)；
宽带光源(1)发出的光在经过多模光纤(2)、三芯光纤(3)的错位结构及光纤布拉格光栅(4)，传输到光谱仪(5)显示出干涉图谱，各部件通过单模光纤进行连接；宽带光源(1)发出的光在到达表面涂覆石墨烯的光纤错位结构时，其中光纤错位结构由多模光纤(2)、三芯光纤(3)的错位熔接组成，会使包层中和纤芯中传输的两部分光发生改变，而后发生干涉。当外界环境湿度发生变化时，根据石墨烯的吸水性，表面涂覆石墨烯的光纤错位结构的有效折射率将会发生改变，使干涉谱发生变化，从而实现湿度的传感。
由于光纤布拉格光栅(4)对温度的灵敏度较高但是对折射率的变化不敏感，根据其温度变化与波长偏移的关系，可以根据光谱仪(5)接收到的光谱频域的位置实现温度传感与补偿。
本实用新型专利提供了一种三芯错位光纤湿度传感系统，该传感系统改变了传统的的湿度传感器的精确度低、稳定性差、灵敏度低等问题。
本实用新型的有益效果是：本实用新型针对传统湿度传感器的精确度低、稳定性差、灵敏度低等问题，提出改进方案；光纤错位结构是多模光纤与三芯光纤错位熔接，并在其错位结构表面涂覆石墨烯，使传感光纤中的有效折射率发生变化，实现湿度传感，通过观察光谱的变化实现对环境湿度的检测；该光纤湿度传感系统具有精确度高、稳定性好、灵敏度高等特点。
附图说明
图1为一种三芯错位光纤湿度传感系统的结构示意图。
具体实施方式
以下实施将结合附图对本实用新型作进一步的说明。
本实用新型的一种三芯错位光纤湿度传感系统，如图1所示，它包括宽带光源(1)、多模光纤(2)、三芯光纤(3)、光纤布拉格光栅(4)、光谱仪(5)；
宽带光源(1)发出的光在经过表面涂覆石墨烯的光纤错位结构，光纤错位结构由多模光纤(2)与三芯光纤(3)错位熔接组成；使用单模光纤连接宽带光源(1)、光纤错位结构、光谱仪(5)；光纤错位结构部分会使包层中和纤芯中传输的两部分光发生改变，而后发生干涉，石墨烯吸水后，表面涂覆石墨烯的光纤错位结构的有效折射率将会发生改变，使干涉谱发生变化，从而实现湿度的传感；根据光纤布拉格光栅(4)波长随温度的变化为每摄氏度10皮米，得到环境温度的变化，对光纤错位结构进行温度补偿，补偿后根据有效折射率的变化实现温度补偿的高灵敏度、高精度测试。
Claims (2)
1.一种三芯错位光纤湿度传感系统，其特征在于：它包括宽带光源(1)、多模光纤(2)、三芯光纤(3)、光纤布拉格光栅(4)、光谱仪(5)；宽带光源(1)发出的光在经过与多模光纤(2)、三芯光纤(3)的错位结构时，形成干涉，干涉过后的光经过光纤布拉格光栅(4)进行温度补偿后，用光谱仪(5)产生干涉图谱。
2.根据权利要求1所述的一种三芯错位光纤湿度传感系统，其特征在于：石墨烯对空气中的水蒸气有吸附作用，表面涂覆石墨烯的错位结构吸附水蒸气后，光纤错位结构由多模光纤(2)、三芯光纤(3)错位熔接组成，使光纤的有效折射率发生变化，从而使干涉光谱线发生变化。
Priority Applications (1)
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| CN202022352933.0U CN213957151U (zh) | 2020-10-21 | 2020-10-21 | 一种三芯错位光纤湿度传感系统 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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| CN213957151U true CN213957151U (zh) | 2021-08-13 |
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ID=77204427
Family Applications (1)
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| CN202022352933.0U Active CN213957151U (zh) | 2020-10-21 | 2020-10-21 | 一种三芯错位光纤湿度传感系统 |
Country Status (1)
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| CN (1) | CN213957151U (zh) |
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2020
- 2020-10-21 CN CN202022352933.0U patent/CN213957151U/zh active Active
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