CN2903975Y - 基于光纤布拉格光栅的湿度分布式检测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种基于光纤布拉格光栅的湿度分布式检测装置。现有的湿度测量方法难以实现分布式测量。本实用新型在光纤布拉格光栅上镀上一层厚30～40微米的聚酰亚胺，聚酰亚胺吸收空气中的水蒸气会发生膨胀，引起光纤布拉格光栅上轴向应力变化，光栅的反射峰位置发生波长漂移，通过确定反射峰波长位置可获得空气中湿度的信息。利用宽带光源、波分复用的一组串联的光纤布拉格光栅和光纤布拉格光栅解调系统，可实现多个湿度传感器的分布式测量。
Description
技术领域
本发明属于光纤传感技术领域，特别涉及了一种基于光纤布拉格光栅的湿度分布式检测装置。
背景技术
湿度的测量在工农业生产和日常生活中应用非常广泛，如农业生产的温室环境，烟草、茶叶、木材加工的干燥过程，制药车间、医院、手术室、细菌培养室等人工环境，博物馆、图书馆、档案室、实验室、机房等重要场所都需要进行湿度测量和控制。尤其在矿井环境中，水层对岩石的渗透容易引发坍塌，通过对环境湿度变化的监测，可有效地避免此类矿难的发生。
目前最常用的湿度测量仪器是干湿球湿度计，利用湿球水分蒸发吸收潜热大于干球，使得湿球附近温度低于干球附近温度，根据温度差获得相对湿度值。但为了正确地得到湿球温度，湿球附近空气应有足够的风速。同时该方法很难实现分布式远距离的湿度测量，无法满足很多生产生活的实际需要。
发明内容
本实用新型针对现有技术的不足，提出了一种测量精度高，易于集成和封装的基于光纤布拉格光栅的分布式湿度检测装置。
本实用新型包括n(n≥3)个通过光纤串联的光纤布拉格光栅，各个光纤布拉格光栅的反射峰波长位置间隔大于2纳米；每个光纤布拉格光栅表面镀有一层厚度为20～50微米的聚酰亚胺；一覆盖所有光纤布拉格光栅反射峰波长的宽带光源与环型器的①端口通过光纤连接，环型器的②端口与光纤布拉格光栅组的一端通过光纤连接，环型器的③端口与光纤布拉格光栅波分复用解调系统通过光纤连接。
其中光纤布拉格光栅波分复用解调系统可以通过市场购买取得，例如英国SMARTFIBRES公司的W3系列光纤布拉格光栅波分复用解调系统。
本实用新型中聚酰亚胺吸收空气中的水蒸气会发生膨胀，从而使光纤布拉格光栅发生轴向应变，导致光纤布拉格光栅反射峰位置漂移。利用光栅反射峰位置漂移与湿度之间的线性关系，通过测量光栅反射峰位置漂移量即可测得湿度。
本实用新型通过一组串联的镀有聚酰亚胺的光纤布拉格光栅进行湿度检测，可以实现分布式、远距离的测量。同时本实用新型还兼具抗电磁干扰能力强、结构简洁安装方便等优点。
附图说明
图1为本实用新型的整体结构示意图。
具体实施方式
如图1，选择一组各个反射峰波长位置间隔3个纳米的光纤布拉格光栅4进行串联；运用浸蘸镀膜技术在每个光纤布拉格光栅4表面镀上一层30微米的聚酰亚胺3。聚酰亚胺3吸收空气中的水蒸气会发生膨胀，从而使光纤布拉格光栅4发生轴向应变，导致光纤布拉格光栅4反射峰位置漂移。覆盖所有光纤布拉格光栅反射峰波长的宽带光源1与环型器2的①端口通过光纤连接，环型器2的②端口与一组镀有聚酰亚胺3的光纤布拉格光栅4通过光纤连接，环型器2的③端口与光纤布拉格光栅波分复用解调系统5通过光纤连接。
工作中首先对光栅反射峰位置漂移与湿度的关系进行定标，用线性拟合的方法获得光栅反射峰位置漂移与湿度之间的线性关系。然后宽带光源和光栅波分复用解调系统安装在井上监测中心，将各个光纤布拉格光栅安装在煤矿巷道内的各个检测位置，宽带光由一根光纤传输至串联的光栅，各个光栅的反射光经环型器进入光栅波分复用解调系统，由该系统读出各个光栅的反射光波长位置，根据每个光栅的波长漂移量Δλ(pm)与相对湿度H(％)的关系，获得光栅对应位置测量点的湿度信息。
本方案具有测量精度高、安全性能好、分布式传感、抗电磁干扰和结构简洁安装方便等优点。
Claims (1)
1、基于光纤布拉格光栅的湿度分布式检测装置，包括n个通过光纤串联的光纤布拉格光栅，n≥3，其特征在于各个光纤布拉格光栅的反射峰波长位置间隔大于2纳米；每个光纤布拉格光栅表面镀有一层厚度为20～50微米的聚酰亚胺；一覆盖所有光纤布拉格光栅反射峰波长的宽带光源与环型器的①端口通过光纤连接，环型器的②端口与光纤布拉格光栅组的一端通过光纤连接，环型器的③端口与光纤布拉格光栅波分复用解调系统通过光纤连接。
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