一种光纤光栅温度/湿度传感器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种光纤Bragg光栅的温/湿度传感器，传感器由光纤、温度敏感元件和湿度敏感元件组成，能实现复杂环境处的温度和湿度参数同时测量。该传感基元湿度传感部分的光纤Bragg光栅表面镀一层30—50μm厚的聚酰亚胺，镀有聚酰亚胺的光纤Bragg光栅湿度传感元件同时对温度和湿度变化敏感；光纤Bragg光栅温度传感部分只对环境温度变化敏感。通过两者关系建立数值模型可同时获得所测环境的温度和湿度值；且可串联多个传感基元，实现复杂环境处的温度场和湿度场测量。该光纤光栅温度/湿度传感器稳定性好，便于应用在复杂环境中。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

一种光纤光栅温度/湿度传感器
本技术涉及一种光纤光栅温度/湿度传感器。
技术介绍
现有的压电式的温度传感器和湿度传感器，最大的问题在于抗电磁干扰性能差， 易产生电火花。因此，在复杂的恶劣的环境下，检测数据不准确，且安全性能差。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种光纤光栅温度/湿度传感器，该光纤光栅温度/湿度传感器稳定性好，便于应用在复杂环境中。技术的技术解决方案如下一种光纤光栅温度/湿度传感器，包括光纤、光纤布拉格光栅温度传感元件和光纤布拉格光栅湿度传感兀件；所述的光纤由纤芯和包裹纤芯的包层组成；光纤布拉格光栅温度传感元件设置在纤芯上；光纤布拉格光栅湿度传感敏感材料套装在包层的外壁上。光纤布拉格光栅湿度传感兀件为多个，部分光纤布拉格光栅湿度传感兀件外壁设有一个厚度为30 50 μ m的聚酰亚胺层。所有光纤布拉格光栅温度传感兀件串接在一起；光纤布拉格光栅湿度传感兀件为多个，且所有光纤布拉格光栅湿度传感兀件串接在一起。有益效果本技术的光纤光栅温度/湿度传感器是集信息获取和传输于一体、具有灵敏度高、抗恶劣环境、成本低等优点；加上独特的体小质轻、抗电磁干扰、耐腐蚀等优势,相比传统的压电式传感器，光纤光栅传感器具有无可比拟的优越性。非常适合应用于复杂环境处温度和湿度的同时监测，同时可借助已有的光纤通信网络进行信息传输，可广泛应用于大尺度、大时空域、复杂环境场中的物理参量测量。且该类传感系统可实现在线实时监控， 不会产生电火花。光纤Bragg (布拉格)光栅温度/湿度传感器具有级联多点测量的优点，可实现对复杂环境的温度场和湿度场的同时测量。光纤Bragg光栅栅区为温度/湿度敏感元件，湿度传感部分被封装在湿度增敏材料内，传感器两端分别是传输光纤和尾纤。该传感器通过测量光纤Bragg光栅反射中心波长的漂移量来实现对环境温度和湿度的测量。本 技术通过串联一组光纤布拉格(Bragg)光栅温度/湿度传感基元，可实现分布式、远距离的温度场和湿度场测量。同时本技术传感器还具有抗电磁干扰，不产生电火花、安全可靠等优点。附图说明图1为光纤光栅温度/湿度传感器的结构示意图；标号说明1_纤芯，2-包层,4-光纤布拉格光栅温度传感兀件,5-光纤布拉格光栅湿度传感元件。具体实施方式以下将结合附图和具体实施例对本技术做进一步详细说明实施例1 :如图1所示，一种光纤光栅温度/湿度传感器，包括光纤、光纤布拉格光栅温度传感兀件和光纤布拉格光栅湿度传感兀件；所述的光纤由纤芯和包裹纤芯的包层组成；光纤布拉格光栅温度传感兀件设置在纤芯上；光纤布拉格光栅湿度传感敏感材料套装在包层的外壁上。光纤布拉格光栅湿度传感兀件为多个，光纤布拉格光栅湿度传感兀件外壁设有一个厚度为3(Γ50 μ m的聚酰亚胺层。所有光纤布拉格光栅温度传感兀件串接在一起；光纤布拉格光栅湿度传感兀件为多个，且所有光纤布拉格光栅湿度传感兀件串接在一起。各个光纤布拉格(Bragg)光栅的反射中心波长峰间隔大于3nm ;每个传感基元的光纤布拉格(Bragg)光栅湿度传感部分表面镀一层30— 50 μ m厚的聚酰亚胺，未镀膜的光纤光栅作为温度监测和补偿作用。工作原理说明聚酰亚胺吸收空气中的水蒸气膨胀，使得镀有聚酰亚胺薄膜的光纤布拉格(Bragg)光栅发生轴向应变,而未镀薄膜的光纤布拉格(Bragg)光栅本身对温度敏感，环境温度和湿度的变化导致光纤布拉格(Bragg)光栅反射中心波长发生漂移。利用光纤布拉格(Bragg)光栅反射中心波长与温度、湿度的线性关系，建立数值模型，采用试验法标定模型灵敏度系数。通过测量光纤布拉格(Bragg)光栅反射中心波长的漂移量，由数值模型可计算出复杂环境的温度和湿度。镀有聚酰亚胺的光纤布拉格(Bragg)光栅湿度传感兀件和光纤布拉格(Bragg)光栅温度传感兀件的布拉格(Bragg)反射中心波长间隔为2nm ;米用浸蘸镀膜技术在光纤布拉格(Bragg)光栅湿度传感表面镀一层聚酰亚胺薄膜。环境温度的变化和聚酰亚胺薄膜吸收空气中的水蒸气膨胀，都将导致光纤布拉格(Bragg)光栅湿度传感的反射中心波长产生漂移；同时环境温度的变化会导致光纤布拉格(Bragg)光栅温度传感的反射中心波长也产生漂移。传感设计过程中，首先对两个光纤布拉格(Bragg)光栅与环境温度的关系进行标定，用线性拟合的方法获得其温度灵敏度系数；然后再对镀有聚酰亚胺的光纤布拉格 (Bragg)光栅与湿度的关系进行标定，获得其湿度灵敏度系数。由于镀有聚酰亚胺的光纤布拉格(Bragg)光栅湿度传感元件同时对温度和湿度变化都敏感，而光纤布拉格(Bragg)光栅温度传感部分只对环境温度变化敏感，由此，建立数值模型(为现有技术)，然后将温度/ 湿度传感基元布设在监测环境中，可同时获得所测环境的温度和湿度。本方案具有测量精度高、安全性能好、可分布式测量、抗电磁干扰和结构简洁安装方便等优点。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光纤光栅温度/湿度传感器，包括光纤、光纤布拉格光栅温度传感元件和光纤布拉格光栅湿度传感元件；所述的光纤由纤芯和包裹纤芯的包层组成；光纤布拉格光栅温度传感元件设置在纤芯上；光纤布拉格光栅湿度传感元件敏感材料套装在包层的外壁上。

【技术特征摘要】
1.一种光纤光栅温度/湿度传感器，包括光纤、光纤布拉格光栅温度传感元件和光纤布拉格光栅湿度传感兀件；所述的光纤由纤芯和包裹纤芯的包层组成；光纤布拉格光栅温度传感元件设置在纤芯上；光纤布拉格光栅湿度传感元件敏感材料套装在包层的外壁上。2.根据权利要求1所述的光纤光栅温度/湿度传感器，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄德翼，翁泽平，李友如，陶令，龙真，袁湘文，胡艳红，向继方，石滔，孟庆鑫，赵琢，徐栋，王永，蒋思思，李强，胡雄凯，吴聪，
申请(专利权)人：长城信息产业股份有限公司，长沙湘计海盾科技有限公司，湖南海盾光纤传感技术工程实验室有限公司，
类型：实用新型
国别省市：