一种线性度优良的光纤光栅湿度传感器和系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种线性度优良的光纤光栅湿度传感器和系统，包括光纤光栅，所述光纤光栅的栅区外侧设置有填充耗材区，所述填充耗材区的外侧设置有湿度敏感材料区，所述湿度敏感材料区覆盖在填充耗材的外表面以及栅区的两端。本实用新型专利技术通过改变现有光纤光栅湿度传感器结构，防止制作过程中光纤光栅发生啁啾及湿度敏感材料涂覆不均，从而表现出光纤光栅湿度传感器线性度很差和光纤光栅波长紊乱的问题。问题。问题。

【技术实现步骤摘要】
一种线性度优良的光纤光栅湿度传感器和系统


[0001]本技术属于光纤传感
，具体涉及一种线性度优良的光纤光栅湿度传感器和系统。

技术介绍

[0002]在信息技术和工业技术高度发展的今天，石化行业、武器炸药存储、电力行业、土木工程、化工行业等对监测环境的湿度传感器的要求越来越高。湿度传感器的测湿范围、灵敏度、机械性能、抗电磁辐射性等性能参数直接影响着湿度传感器能否有效满足于各行各业的要求。最早的湿度传感器有毛发湿度计、干湿球湿度计等，但精度不高，因其使用方便、价格低廉，一些要求不高的地方仍有使用。随着科技的发展，光学湿度传感器受到人们的关注，特别是光纤和光纤光栅湿度传感器越来越受到人们的青睐。
[0003]光纤光栅传感器具有体积小、不受电磁干扰、耐腐蚀、本质安全、复用能力强、易于光纤传感网络、传感参量多等优点，已广泛应用于工程结构安全检测、航天和船舶、电力石油、生物医学和化学等传感监测中。
[0004]光纤光栅湿度传感器的敏感元件是涂覆有湿敏材料的光纤光栅。基于光纤光栅应力传感原理，光纤光栅上涂覆的湿敏材料将湿度参量转变为应力参量，从而实现了光纤光栅湿度传感器对湿度的监测。光纤光栅湿度传感器继承了光纤光栅耐电磁辐射、测量精度高、结构轻巧、复用性强、具备准分布式测量能力等优良特性，能够充分满足电力工业、石油化工、建筑墙体等复杂条件下对环境湿度的有效监测。
[0005]但是目前的光纤光栅湿度传感器制作工艺复杂、成品率低、敏感材料固化成型过程中易造成传感信息啁啾和非线性等不利因素，因此严重限制了光纤光栅湿度传感器的产业化及低成本化，需要研发新技术突破光纤光栅传感器的产业化进程。
[0006]现有技术中，《光纤光栅湿度传感器的研究》、《光纤光栅湿度传感器封装工艺及特性研究》、《光纤光栅湿度传感器的研究》等都是将湿度敏感材料简单的涂敷在光纤光栅周围，未考虑涂覆材料内应力及微观尺寸，致使现有工艺制作出的湿度敏感材料薄膜厚度的均匀性、光纤与涂覆材料结合后二者的内应力均匀度比较差，从而导致制备的光纤湿度传感器的线性度和敏感性比较差，进而容易造成光纤光栅传感器啁啾而不能使用。

技术实现思路

[0007]本技术的目的在于提供一种线性度优良的光纤光栅湿度传感器和系统，以克服现有技术存在的缺陷，本技术通过改变现有光纤光栅湿度传感器制作工艺及结构，防止制作过程中光纤光栅发生啁啾及湿度敏感材料涂覆不均，从而表现出光纤光栅湿度传感器线性度很差和光纤光栅波长紊乱的问题。
[0008]为达到上述目的，本技术采用如下技术方案：
[0009]一种线性度优良的光纤光栅湿度传感器，包括光纤光栅，所述光纤光栅的栅区外侧设置有填充耗材区，所述填充耗材区的外侧设置有湿度敏感材料区，所述湿度敏感材料
区覆盖在填充耗材区的外表面以及栅区的两端。
[0010]进一步地，所述湿度敏感材料区的外侧设置有传感器外壳。
[0011]进一步地，所述填充耗材区由柔性材料或热分解高分子材料制成。
[0012]进一步地，所述填充耗材区由硅胶、橡胶、聚氨酯或凝胶制成。
[0013]进一步地，所述填充耗材区由聚羟基乙酸、聚酯类、聚酰胺类或聚酸酐类材料制成。
[0014]进一步地，所述湿度敏感材料区由聚酰亚胺或聚乙烯醇制成。
[0015]一种光纤光栅湿度传感系统，包括光纤光栅解调仪、数据展示平台以及若干光纤光栅湿度传感器；
[0016]所述若干光纤光栅湿度传感器布设在需要监测湿度的位置，所述若干光纤光栅湿度传感器通过光纤光栅解调仪与数据展示平台连接。
[0017]进一步地，所述光纤光栅解调仪包括用于将光信息发送到光纤光栅湿度传感器的光模块以及用于解调携带湿度信息的光信息，并将解调数据发送至数据展示平台的信号处理模块。
[0018]进一步地，所述若干光纤光栅湿度传感器分为N个光纤光栅湿度传感器组，组成每个光纤光栅湿度传感器组的光纤光栅湿度传感器串联设置，其中，N为正整数。
[0019]进一步地，所述需要监测湿度的位置包括综合管廊、粮仓、变电站或架空线。
[0020]与现有技术相比，本技术具有以下有益效果：
[0021]本技术光纤光栅湿度传感器的栅区不与湿度敏感材料接触，湿度敏感材料通过栅区两端将作用力作用在栅区，表现出栅区受拉力或压缩力，由此栅区长度范围内不会受到不均匀的力，不会使光纤光栅产生啁啾现象，提高传感器的测量精度。同时栅区填充耗材外被湿度敏感材料包裹，当栅区受压缩力时，栅区受到湿度敏感材料的约束而不会发生弯曲，而是表现为径向压缩力，从而光纤光栅可以感受压缩力，增加光纤光栅湿度传感器的量程。
[0022]本技术的光纤光栅湿度传感系统具有灵敏度高，感知线性度优良，无啁啾现象的优势，光纤光栅湿度传感系统所采用的传感器具备制作成本低、制作工艺简单、成品率高等优势。
附图说明
[0023]说明书附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本技术的一部分，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。
[0024]图1为本技术的光纤光栅湿度传感器简易结构图；
[0025]图2为本技术的线性度优良的光纤光栅湿度传感器结构示意图；
[0026]图3为本技术的光纤光栅湿度传感系统结构示意图。
[0027]其中，1、光纤光栅湿度传感器；11、光纤光栅；12、栅区；13、填充耗材区；14、湿度敏感材料区；15、传感器外壳；2、光纤光栅解调仪；21、信号处理模块；22、光模块；3、数据展示平台。
具体实施方式
[0028]为了使本
的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本技术保护的范围。
[0029]需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0030]实施例一
[0031]本技术提供一种光纤光栅湿度传感器，本技术可以确保光纤光栅11的栅区12不与湿度敏感材料接触，光纤光栅11的栅区12两端位置与湿度敏感材料接触，并且栅区12两端的湿度敏感材料在光纤光栅11的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种线性度优良的光纤光栅湿度传感器，其特征在于，包括光纤光栅(11)，所述光纤光栅(11)的栅区(12)外侧设置有填充耗材区(13)，所述填充耗材区(13)的外侧设置有湿度敏感材料区(14)，所述湿度敏感材料区(14)覆盖在填充耗材区(13)的外表面以及栅区(12)的两端。2.根据权利要求1所述的一种线性度优良的光纤光栅湿度传感器，其特征在于，所述湿度敏感材料区(14)的外侧设置有传感器外壳(15)。3.根据权利要求1所述的一种线性度优良的光纤光栅湿度传感器，其特征在于，所述填充耗材区(13)由柔性材料或热分解高分子材料制成。4.根据权利要求3所述的一种线性度优良的光纤光栅湿度传感器，其特征在于，所述填充耗材区(13)由硅胶、橡胶、聚氨酯或凝胶制成。5.根据权利要求3所述的一种线性度优良的光纤光栅湿度传感器，其特征在于，所述填充耗材区(13)由聚羟基乙酸、聚酯类、聚酰胺类或聚酸酐类材料制成。6.根据权利要求1所述的一种线性度优良的光纤光栅湿度传感器，其特征在于，所述湿度敏感材料区(14)由聚酰亚胺或聚乙烯醇制成。7....

【专利技术属性】
技术研发人员：闫志学，李亚楠，侯继勇，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：