本实用新型专利技术涉及基于TFBG的温度不敏感的光源自校正湿度传感器是利用倾斜光纤光栅反射的包层模受外界湿度的调制和反射布拉格模不受外界湿度调制原理制成的。包括光源、三端口光环形器、双锥形光纤、刻有倾斜光纤光栅的单模光纤、1×2光纤耦合器、两块滤光片、两个光电二极管、数据处理模块。从倾斜光纤光栅返回的包层模和布拉格模经双锥形光纤耦合后进入光纤纤芯传输，分别转化成模拟电信号进入数据处理模块，通过测量两者的强度比，得到外界的湿度信息。本实用新型专利技术利用倾斜光纤光栅的布拉格反射模不受湿度影响的特性，可以有效避免光源波动对测量结果的影响，同时外界温度变化只影响反射光谱的波长小范围漂移，可以有效避免温度变化对测量的影响。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本技术属于光纤传感
，具体涉及ー种基于TFBG温度不敏感的光源自校正湿度传感器。
技术介绍
人类的生存和社会活动与湿度密切相关。随着现代化的实现，很难找出ー个与湿度无关的领域。在エ农生产、气象、环保、国防、科研、航天等部门，经常需要对环境湿度进行測量及控制。但在常规的环境參数中，湿度是最难准确测量的ー个參数。从制造角度看，同是湿度传感器，材料、结构不同，エ艺不同，其性能和技术指标有很大差异。測量湿度要比测量温度复杂的多，温度是个独立的被測量，而湿度却受到其他因素(温度)的影响，所以用 电阻式湿敏元件和电容式湿敏元件来測量湿度的方法已无法满足现代科技发展的需要。光纤传感器具有抗电磁干扰、易微型化、耐腐蚀、測量精度高、适于易燃易爆环境下使用以及远距离传感等优点。目前，基于光纤的湿度传感器有利用塑料光纤、光纤布拉格光栅(FBG)、长周期光纤光栅(LPG)和光纤倾斜光栅(TFBG)等，已授权的专利技术专利基于倾斜光纤光栅的空气相对湿度测量仪(专利号ZL200810053342. 4)，其缺点是不能解决温度和光源波动引起的交叉敏感效应。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种基于TFBG温度不敏感的光源自校正湿度传感器，以解决光纤湿度传感器温度和光源波动引起的交叉敏感效应。所述的基于TFBG的温度不敏感的光源自校正湿度传感器，其特征是包括光源、三端ロ光环形器、双锥形光纤、湿度敏感材料、刻有倾斜光纤光栅的单模光纤、I X 2光纤I禹合器、两块滤光片、两个光电ニ极管和数据处理模块，双锥形光纤的两端分别与标准的单模光纤和刻有倾斜光纤光栅的单模光纤无偏心熔接，构成传感装置的传感探头，所述的三端ロ光环形器的a端与光源相连,b端与传感探头相连,c端与1X2光纤稱合器的一个输入端ロ相连，1X2光纤耦合器第一个输出端ロ依次经第一滤光片、第一光电ニ极管与数据处理模块的ー个输入端相连，1X2光纤稱合器第二个输出端ロ依次经第二滤光片、第二光电ニ极管与数据处理模块的另ー个输入端相连，所述的湿度敏感材料涂覆在刻有倾斜光纤光栅的单模光纤的表面。所述的基于TFBG的温度不敏感的光源自校正湿度传感器，其特征在于所述的光源是采用波长为1520nm-1560nm范围的平坦宽带光源。所述的基于TFBG的温度不敏感的光源自校正湿度传感器，其特征在于所述的第ー滤光片是波长为1535nm-1545nm、隔离度> 20dB反射包层模光滤波器,第二滤光片是波长为1545nm-1547nm、隔离度> 20dB反射布拉格模光滤波器。本技术专利的优点在于利用倾斜光纤光栅的反射的布拉格模不受湿度影响的特性，可以避免光源功率波动对测量结果的影响，同时外界温度变化只影响反射光谱的波长小范围漂移而光谱強度不变，可以避免温度变化对测量的影响，得到ー种具有温度不敏感，光源自校正的光纤湿度传感器。附图说明图I是本技术基于TFBG的温度不敏感的光源自校正湿度传感器的结构示意图。具体实施方式下面结合说明书附图对本专利技术进ー步说明如图I所示，基于倾斜光纤光栅的温度不敏感的湿度传感器，包括光源I、三端ロ光循环器2、双锥形光纤3、刻有倾斜光纤光栅的单模光纤4、湿度敏感材料5、I X 2光纤I禹合 器6、两块滤光片7、8、两个光电ニ极管9、10和数据处理模块11，所述双锥形光纤的两端分别与标准的单模光纤和刻有倾斜光纤光栅的单模光纤4无偏心熔接，构成传感装置的传感探头，所述的三端ロ光环形器的a端与光源I相连，b端与传感探头相连，c端与1X2光纤率禹合器6的一个输入端ロ相连,1X2光纤稱合器6第一个输出端ロ依次经第一滤光片7、第一光电ニ极管9与数据处理模块11的一个输入端相连，I X 2光纤耦合器6第二个输出端ロ依次经第二滤光片8、第二光电ニ极管10与数据处理模块11的另ー个输入端相连，所述的湿度敏感材料5涂覆在刻有倾斜光纤光栅的单模光纤4的表面。本技术装置的工作方式为光源发出的光经三端ロ光循环器的a端ロ输入到三端ロ光环形器，由三端ロ循环器的自身特性所致，光由b端ロ输出并进ー步输入到双锥形光纤中，最终传输到倾斜光纤光栅，倾斜光纤光栅反射光有布拉格模和许多包层模组成，通过双锥形光纤将这些包层模重新耦合到单模光纤的纤芯中，反射回来的光经三端ロ光环形器的c端输出。传感探头返回的包层模光信号经过三端ロ光环形器、I X 2光纤耦合器、第一滤光片和第一光电ニ极管，将包层模信号光转换成模拟信号进入数据处理模块；传感探头返回的布拉格模经过三端ロ光环形器、1X2光纤耦合器、第二滤光片和第二光电ニ极管，将布拉格模信号光转换成模拟信号进入数据处理模块。数据处理模块对输入的两路光电信号进行处理，根据两路光电信号的幅度关系算出相应的湿度值，此比值不随光源幅值波动，实现光源自校正。本实施例中，选用的双锥形光纤长度为1mm，中间直径为70iim，双锥角为15° ;倾斜光纤光栅的栅区长度约2-3cm，光栅条纹与光纤轴线夹角为3° -8°，光栅周期为1066u m。本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.基于TFBG的温度不敏感的光源自校正湿度传感器，其特征是包括光源(I)、三端ロ光环形器(2)、双锥形光纤(3)、刻有倾斜光纤光栅的单模光纤(4)、湿度敏感材料(5)、1X2光纤耦合器出)、两块滤光片(7、8)、两个光电ニ极管(9、10)和数据处理模块(11)，所述双锥形光纤的两端分别与标准的单模光纤和刻有倾斜光纤光栅的单模光纤(5)无偏心熔接，构成传感装置的传感探头，所述的三端ロ光环形器的a端与光源(I)相连，b端与传感探头相连，c端与1X2光纤f禹合器(6)的一个输入端ロ相连,1X2光纤f禹合器(6)第一个输出端ロ依次经第一滤光片(7)、第一光电ニ极管(9)与数据处理模块(11)的一个输入端相连，1X2光纤...
【专利技术属性】
技术研发人员：金永兴，安佳丽，王剑锋，梁厚慧，金尚忠，
申请(专利权)人：中国计量学院，
类型：实用新型
国别省市：
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