一种基于粗锥的光纤湿度传感器及其工作原理和制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于粗锥的光纤湿度传感器及其工作原理和制备方法，将单模光纤与光子晶体光纤熔接，其中熔点处熔成粗锥，以粗锥和光子晶体光纤构成在线型迈克逊光纤干涉仪。光子晶体光纤的空气孔全部暴露在环境中，更利于引起光纤对湿气的感应。环境湿度的变化会引起光子晶体光纤中高阶模式传播常数的改变，调制模间干涉光谱，利用检测反射的模间干涉光谱就可得到环境湿度的信息。本发明专利技术湿度传感器具有灵敏度高、测量准确、稳定性好、抗电磁干扰等特点。

A fiber optic humidity sensor based on rough cone and its working principle and preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种基于粗锥的光纤湿度传感器及其工作原理和制备方法
本专利技术涉及光纤湿度传感领域，尤其涉及一种基于粗锥的光纤湿度传感器及其工作原理和制备方法。
技术介绍
湿度是用来表征大气干燥程度的物理量，一般用相对湿度(％RH)来表示，它表示大气中水蒸气的气体压力与饱和的水蒸气中气压之比。相对湿度在农业生产、物资储存、环境气象和建筑安全等诸多领域一个很重要的监测物理量。传统的电类湿度传感器由于其可靠性强、结构简单、价格成本较低以及维护率较低等优点占据了主要的市场。但存在稳定性较差、容易受到电磁干扰、耐腐蚀性差等缺点使其无法在相对恶劣的环境中(例如高温高压、化学工业、核电站等)进行湿度监控。近年来，由于光纤湿度传感器具有体小质轻、耐受性好、抗电磁干扰、远距离传输、分布式测量等特点，尤其适用于高温高压、强电磁、易燃易爆和严重污染的环境中湿度的检测，因此被广泛研究。基于不同的结构，人们提出了多种光纤湿度传感器方案，例如SensorsandActuatorsB:Chemical.288,75-78(2019)，IEEESensorsJ,2(3),1-4(2018)本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于粗锥的光纤湿度传感器，其特征在于，包括单模光纤(1)与光子晶体光纤(2)，单模光纤(1)的一端与光子晶体光纤(2)的一端熔接，单模光纤(1)与光子晶体光纤(2)的熔接部位形成有粗锥(3)。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于粗锥的光纤湿度传感器，其特征在于，包括单模光纤(1)与光子晶体光纤(2)，单模光纤(1)的一端与光子晶体光纤(2)的一端熔接，单模光纤(1)与光子晶体光纤(2)的熔接部位形成有粗锥(3)。


2.根据权利要求1所述的一种基于粗锥的光纤湿度传感器，其特征在于，粗锥(3)的直径为160-180μm，长度为350-450μm。


3.根据权利要求1所述的一种基于粗锥的光纤湿度传感器，其特征在于，光子晶体光纤(2)的长度为5-25mm。


4.根据权利要求1所述的一种基于粗锥的光纤湿度传感器，其特征在于，光子晶体光纤(2)的包层中有126个空气孔，每个空气孔的直径为3μm，相邻两气孔间距为9.3μm，按正六边形排列。


5.根据权利要求1所述的一种基于粗锥的光纤湿度传感器，其特征在于，基于粗锥的光纤湿度传感器的光强I为：



式中，R是光子晶体光纤端面的反射率；Icore是纤芯基模的光强，是第m阶包层模的光强，为包层模与纤芯基模间的相位差。


6.根据权利要求5所述的一种基于粗锥的光纤湿度传感器，其特征在于，包层模与纤芯基模间的相位差为：



式中，λ为入射波长，Δneff是包层模与纤芯基模间的有效折射率差，L是光子晶体光纤的长度。

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【专利技术属性】
技术研发人员：邵敏，孙浩男，韩亮，梁俊俊，张蓉，冯德全，
申请(专利权)人：西安石油大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61