[实用新型]一种光纤光栅温湿度一体传感器

说明书

本实用新型属于光纤光栅传感器技术领域，具体涉及一种光纤光栅温湿度一体传感器。一种光纤光栅温湿度一体传感器，包括湿度传感原件区、温度传感原件区和光纤，所述的湿度传感原件区和温度传感原件区设置于同一光纤上，光纤由纤芯、包层和涂覆层组成。本实用新型更加精确、有效地解决温湿度一体传感器的温湿度交叉敏感问题。实现了光纤光栅温湿度一体传感器的工程化制作。

技术领域

本实用新型属于光纤光栅传感器技术领域，具体涉及一种光纤光栅温湿度一体传感器。

背景技术

对温度和湿度的监测在气象、仓储、土木工程等领域都有很重要的地位，随着科学技术的进步以及工业化需求，对温湿度传感器在环境适应性，测量精度、测量范围等方面提出了越来越高的要求。目前，电学式温湿度传感器以其低成本、响应速度快、信号便于处理等优点，在市场上仍处于主导地位。然而，电学式传感器存在互换性差和长期稳定性不足等缺点，且不适合应用于电工电力、石油化工等存在易燃易爆恶劣环境的领域。

光纤光栅式温湿度传感器是随着光纤通讯技术发展起来的一种新型温湿度传感器，与传统电学式温湿度传感器相比，具有抗电磁干扰，电绝缘性好、动态范围大等优点，并且传感部分质量轻，体积小，结构和几何形状多样化，易于复用组网实现实时、在线、分布式传感。

目前光纤光栅式温湿度一体化传感器主要采用的是双光栅结构，在其中一个栅区涂覆湿敏材料进行湿度传感，而裸露另一个栅区进行温度测量及补偿。这种方式从一定程度上实现了温湿度双参量的测量，然而也存在着许多问题：在涂覆湿敏材料时可能会存在粘附不均及边缘翘曲的问题，引起光栅的啁啾现象；所涂覆的湿敏材料厚度及长度不易控制，造成批量制作的温湿度传感器灵敏度不一致；涂覆湿敏材料的光栅其中心波长偏移主要受制于温度变化和湿敏材料对栅区产生的轴向应力，而湿敏材料产生的轴向形变是由湿度和温度的变化共同引起的，裸露的温补光栅中心波长的漂移仅受制于环境温度的变化，现有的温补方式忽略了由温度引起的湿敏材料产生的轴向应变，从而使测量结果产生误差，因此不能对温湿度交叉敏感进行精确的补偿。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术中存在的问题提供一种工程化高精度光纤光栅温湿度一体传感器，其有效解决了传感器的温湿度交叉敏感问题。实现了光纤光栅温湿度一体传感器的工程化制作。

本实用新型的技术方案是：

一种光纤光栅温湿度一体传感器，包括湿度传感原件区、温度传感原件区和光纤，所述的湿度传感原件区和温度传感原件区设置于同一光纤上，光纤由纤芯、包层和涂覆层组成。

所述的湿度传感原件区对应的纤芯上设置有湿度传感原件区光栅，所述湿度传感原件区内的包层外部设置有由改性湿敏材料制作的湿敏材料套管一，所述的湿敏材料套管一的两端部通过环氧树脂结构胶一固定在包层上。

所述的温度传感原件区对应的纤芯上设置有温度传感原件区光栅，所述温度传感原件区内的包层外部设置有由改性湿敏材料制作的湿敏材料套管二，所述的湿敏材料套管二的两端部通过环氧树脂结构胶二固定在包层上，所述的湿敏材料套管二外镀覆有金属铝膜。

具体的，所述的湿度传感原件区光栅和温度传感原件区光栅的中心波长相差1nm以上，同时施加相同的0.37-1.49N的预应力。

具体的，所述的金属铝膜厚度为150-300nm。

具体的，所述的湿敏材料套管一和湿敏材料套管二的内径都为0.3mm，壁厚相同都为0.03-0.08mm。