[发明专利]一种光纤湿度传感器

说明书

本发明公开了一种光纤湿度传感器，该传感器在单模光纤‑细芯光纤‑单模光纤(STS)构成的马赫增德尔干涉结构的表面制备了一层MOFs涂层，使得该结构的光谱会随着环境湿度的变化而显著变化。与现有湿度传感器相比，该湿度传感器拥有体积小，灵敏度高，抗电磁干扰，无需电源，可在恶劣环境下长时间工作等优点。本发明提出的光纤湿度传感器适用于生物医药、工业生产、食品储存等需要持续湿度监测的领域。

技术领域

本发明属于光纤传感技术领域，具体涉及一种光纤湿度传感器。

背景技术

湿度作为一个重要物理参量，生物医药、工业生产、食品储存等领域发挥着重要的作用，长时间精确地获取环境湿度对生产生活过程具有重要的指导意义。传统的电学湿度传感器难以适用与恶劣环境，而光纤传感器具有耐腐蚀、抗电磁干扰、无需供电的优点，可以满足在易燃易爆、强电磁干扰等恶劣环境下的长时间测量需求，具有不可替代的优势。

目前已经提出了多种不同结构的光纤湿度传感器，但其大多存在制造复杂、灵敏度低、响应速度慢等缺点。MOFs是一类金属有机骨架化合物。具有周期性网络结构的晶态多孔材料，可以有效吸附空气中的水分子，使得自身折射率发生变化，如果将其涂覆在光纤传感结构表面可以制作高灵敏度的光纤湿度传感器。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为解决现有技术中的上述问题，本发明旨在提供一种制造简单，灵敏度高的光纤湿度传感器。

(二)技术方案

本发明提供一种光纤湿度传感器，包括宽带光源、光谱仪和传感头，其特征在于：所述传感头由单模光纤、细芯光纤和MOFs涂层组成。一段细芯光纤熔接在两段单模光纤中间，MOFs涂覆在去除涂覆层的细芯光纤表面；在进行湿度测试时，细芯两端的单模光纤，一端接宽带光源作为输入光纤，另一端接光谱仪作为输出光纤。

(三)有益效果

本发明与现有技术相比的有益效果是：

(1)本传感器的制作过程简单，只需将去除涂覆层的细芯光纤熔接在两段单模光纤之间，然后浸入预先配置好的MOFs试剂中静置48小时即可在

(2)本传感器具有极高的湿度灵敏度

(3)本传感器在制作过程中未对光纤造成损伤，保证了光纤结构的机械强度。

附图说明

通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：

图1是MOFs涂覆的单模光纤-细芯光纤-单模光纤湿度传感器的结构示意图；

图2是本发明的湿度传感器特征装置示意图；

图3是本发明的湿度传感器处于不同湿度下的干涉峰光谱漂移图；

图4是本发明的湿度传感器干涉峰随湿度变化的拟合曲线图。

图中：1、输入端单模光纤，2、细芯光纤，3、输出端单模光纤，4、宽带光源，5、光谱仪，6、光纤湿度传感器

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

本发明光纤湿度传感器的制作包括如下具体步骤：第一步，将细芯光纤2剥除涂覆层，用光纤切割刀将其切成45mm长；第二步，用光纤熔接机将其一端与输入端单模光纤1熔接，另一端与输出端单模光纤3熔接；第三步，将第二部制作的单模-细芯-单模光纤结构浸入配置好的MOFs试剂中，在室温下放置48小时后取出晾干，制作完成。