[实用新型]一种线性度优良的光纤光栅湿度传感器和系统

说明书

本实用新型公开了一种线性度优良的光纤光栅湿度传感器和系统，包括光纤光栅，所述光纤光栅的栅区外侧设置有填充耗材区，所述填充耗材区的外侧设置有湿度敏感材料区，所述湿度敏感材料区覆盖在填充耗材的外表面以及栅区的两端。本实用新型通过改变现有光纤光栅湿度传感器结构，防止制作过程中光纤光栅发生啁啾及湿度敏感材料涂覆不均，从而表现出光纤光栅湿度传感器线性度很差和光纤光栅波长紊乱的问题。

技术领域

本实用新型属于光纤传感技术领域，具体涉及一种线性度优良的光纤光栅湿度传感器和系统。

背景技术

在信息技术和工业技术高度发展的今天，石化行业、武器炸药存储、电力行业、土木工程、化工行业等对监测环境的湿度传感器的要求越来越高。湿度传感器的测湿范围、灵敏度、机械性能、抗电磁辐射性等性能参数直接影响着湿度传感器能否有效满足于各行各业的要求。最早的湿度传感器有毛发湿度计、干湿球湿度计等，但精度不高，因其使用方便、价格低廉，一些要求不高的地方仍有使用。随着科技的发展，光学湿度传感器受到人们的关注，特别是光纤和光纤光栅湿度传感器越来越受到人们的青睐。

光纤光栅传感器具有体积小、不受电磁干扰、耐腐蚀、本质安全、复用能力强、易于光纤传感网络、传感参量多等优点，已广泛应用于工程结构安全检测、航天和船舶、电力石油、生物医学和化学等传感监测中。

光纤光栅湿度传感器的敏感元件是涂覆有湿敏材料的光纤光栅。基于光纤光栅应力传感原理，光纤光栅上涂覆的湿敏材料将湿度参量转变为应力参量，从而实现了光纤光栅湿度传感器对湿度的监测。光纤光栅湿度传感器继承了光纤光栅耐电磁辐射、测量精度高、结构轻巧、复用性强、具备准分布式测量能力等优良特性，能够充分满足电力工业、石油化工、建筑墙体等复杂条件下对环境湿度的有效监测。

但是目前的光纤光栅湿度传感器制作工艺复杂、成品率低、敏感材料固化成型过程中易造成传感信息啁啾和非线性等不利因素，因此严重限制了光纤光栅湿度传感器的产业化及低成本化，需要研发新技术突破光纤光栅传感器的产业化进程。

现有技术中，《光纤光栅湿度传感器的研究》、《光纤光栅湿度传感器封装工艺及特性研究》、《光纤光栅湿度传感器的研究》等都是将湿度敏感材料简单的涂敷在光纤光栅周围，未考虑涂覆材料内应力及微观尺寸，致使现有工艺制作出的湿度敏感材料薄膜厚度的均匀性、光纤与涂覆材料结合后二者的内应力均匀度比较差，从而导致制备的光纤湿度传感器的线性度和敏感性比较差，进而容易造成光纤光栅传感器啁啾而不能使用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种线性度优良的光纤光栅湿度传感器和系统，以克服现有技术存在的缺陷，本实用新型通过改变现有光纤光栅湿度传感器制作工艺及结构，防止制作过程中光纤光栅发生啁啾及湿度敏感材料涂覆不均，从而表现出光纤光栅湿度传感器线性度很差和光纤光栅波长紊乱的问题。

为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种线性度优良的光纤光栅湿度传感器，包括光纤光栅，所述光纤光栅的栅区外侧设置有填充耗材区，所述填充耗材区的外侧设置有湿度敏感材料区，所述湿度敏感材料区覆盖在填充耗材区的外表面以及栅区的两端。

进一步地，所述湿度敏感材料区的外侧设置有传感器外壳。

进一步地，所述填充耗材区由柔性材料或热分解高分子材料制成。

进一步地，所述填充耗材区由硅胶、橡胶、聚氨酯或凝胶制成。

进一步地，所述填充耗材区由聚羟基乙酸、聚酯类、聚酰胺类或聚酸酐类材料制成。

进一步地，所述湿度敏感材料区由聚酰亚胺或聚乙烯醇制成。

一种光纤光栅湿度传感系统，包括光纤光栅解调仪、数据展示平台以及若干光纤光栅湿度传感器；