[实用新型]一种光纤湿度传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及光纤传感技术领域，具体地说是指一种光纤湿度传感器。

背景技术

湿度传感器在工业、农业、医疗、航空航天和仓储方面等方面有着广泛的应用。最常见测的湿度指的是相对湿度（用%RH表示），即气体中的水蒸气压与其气体的饱和水蒸气压的百分比,它的值显示水蒸气的饱和度有多高。

传统的湿度传感器主要以电子式为主，主要是通过吸湿效果比较好的材料感知外界的湿度变化，比如，通过电容或者电阻的改变来测量外界环境湿度。

基于电容或者电阻式的湿度传感器响应速度快、精度高，但是，其抗污染和抗电磁干扰能力差，也不适合在易燃易爆等恶劣环境下使用。这些缺点使得电子式在某些应用中有很大的局限性。

光纤湿度传感器的优点是能够抗电磁干扰，可以在高温高压易燃易爆等恶劣环境下使用。传统的光纤湿度传感器的制作，需要用氢氟酸腐蚀光纤，比如，发明专利ZL200610068519.9。氢氟酸是腐蚀性非常强的酸，在使用过程中，对操作者需要特别的防护。为此，我们提出一种新的光纤湿度传感器，不需要氢氟酸腐蚀光纤制作光纤湿度传感器。

实用新型内容

为克服以上缺点，本实用新型的目的在于提供一种结构简易、能够测量空气中相对湿度的光纤传感器。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种光纤湿度传感器，包括光源、光检测器和传感光纤，所述光源为2μm波段的宽带光源或可调谐光源，所述传感光纤为一弯曲的单模光纤，所述单模光纤的一端与所述光源连接，另一端与所述光检测器连接，所述单模光纤剥去部分长度的光纤保护套及涂覆层，并涂上水凝胶，所述单模光纤在2μm波段的所述光源，其损耗谱具有一个或若干个损耗峰，该损耗峰的位置λ与湿度近似成线性关系。

优选地，所述光源的波长范围为1900-2400nm。

具体地，所述光检测器为光谱仪或光纤损耗谱测量装置。

进一步地，所述单模光纤的长度为30-40cm，所述光纤保护套及涂覆层的剥去长度为2-8cm。

进一步地，所述单模光纤损耗峰的位置λ是湿度的函数：λ=λ₀+a*RH，λ₀是传感器参数，a是传感器的灵敏度，RH是相对湿度，单位是%。

由上述对本实用新型结构的描述可知，和现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

1、本实用新型的光纤湿度传感器，采用简单弯曲并涂有水凝胶的单模光纤作为传感光纤，使其损耗峰出现在2μm波段，再利用光检测器即可测得损耗峰的位置λ，损耗峰的位置λ与湿度近似成线性关系。

2、本实用新型光纤湿度传感器，产品稳定性好，具有较好的可逆性，使用寿命长。

附图说明

图1为本实用新型的结构框图。

图2为本实用新型传感光纤的结构示意图。

图3为本实用新型波长与湿度近似线性关系图。

具体实施方式

下面参照附图说明本实用新型的具体实施方式。为了全面理解本实用新型，下面描述到许多细节，但对于本领域技术人员来说，无需这些细节也可实现本实用新型。对于公知的组件、方法及过程，以下不再详细描述。

一种光纤湿度传感器，包括光源1、光检测器2和传感光纤3。其中，光源1是2微米波段宽带光源或可调谐光源，光源的波长范围为1900-2400nm；光检测器2为光谱仪或能够测量光纤损耗谱的装置；传感光纤3为一弯曲的单模光纤，单模光纤的一端与光源1连接，另一端与光检测器2连接。

参照图2，单模光纤的长度为30-40cm，单模光纤剥去部分长度的光纤保护套21及涂覆层22并涂上水凝胶23，光纤保护套21及涂覆层22的剥去长度为2-8cm。单模光纤在2μm波段的所述光源1，其损耗谱具有一个或若干个损耗峰，参照图3，该损耗峰的位置λ与湿度近似成线性关系，单模光纤损耗峰的位置λ是湿度的函数：λ=λ₀+a*RH，λ₀是传感器参数，a是传感器的灵敏度，RH是相对湿度，单位是%，RH=(λ-λ₀)/a。通过实验，可以标定传感器的灵敏度a和传感器参数λ₀，当传感器的灵敏度a和传感器参数λ₀已知后，只要测得损耗峰的位置λ，即可算出湿度RH。

该光纤湿度传感器的制作方法，包括以下步骤：

（1）、取市售单模光纤30-40cm，内外芯径尺寸为9/125 u m，单模光纤内部结构为纤芯20外制有包层24，包层24外有涂覆层22；