[发明专利]一种回音壁微腔光纤湿度传感器

说明书

本发明公开了一种回音壁微腔光纤湿度传感器，包括：封装体、熔锥光纤以及单模光纤；其中，单模光纤的一端被加工为回音壁微腔；回音壁微腔的外表面涂覆有湿敏材料；封装体用于对熔锥光纤的锥部以及回音壁微腔进行固定和封装；封装体上设有透气结构，以使待测湿度的气体接触湿敏材料；单模光纤垂直于熔锥光纤的锥部，且单模光纤具有回音壁微腔的一端靠近锥部；回音壁微腔和锥部之间的距离满足预设条件；预设条件为：当光在熔锥光纤中传输时，锥部的光耦合入回音壁微腔中会产生谐振。本发明提供的光纤湿度传感器对外界温度不敏感，具有较高的探测灵敏度。

技术领域

本发明属于传感器领域，具体涉及一种回音壁微腔光纤湿度传感器。

背景技术

湿度测量在航空航天、计量、森林防火以及文物保护等许多领域中都有应用需求。传统的湿度传感器主要包括3类：电解质湿度传感器、半导体陶瓷湿度传感器和有机高分子聚合物湿度传感器。与传统的湿度传感器相比，光纤湿度传感器凭借其体积小、重量轻、抗电磁干扰能力强、耐腐蚀、制作简单、精度高、易集成以及分辨率高等优点，已被广泛用于各场合的湿度测量中。

现有技术中，大多数的光纤湿度传感器都是基于湿敏薄膜材料实现湿度探测的，将湿敏薄膜涂覆在光纤上，当外界环境的湿度发生变化时会导致光纤的光参数发生变化，比如光强、相位和/或波长的变化等。

然而，除湿度之外，温度同样可能导致光参数的改变，从而引入交叉灵敏度，使得现有的光纤湿度传感器的测量准确性不高。

发明内容

为了解决现有技术中所存在的上述问题，本发明提供了一种回音壁微腔光纤湿度传感器。

本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

一种回音壁微腔光纤湿度传感器，包括：封装体、熔锥光纤以及单模光纤；

其中，所述单模光纤的一端被加工为回音壁微腔；所述回音壁微腔的外表面涂覆有湿敏材料；

所述封装体用于对所述熔锥光纤的锥部以及所述回音壁微腔进行固定和封装；所述封装体上设有透气结构，以使待测湿度的气体接触所述湿敏材料；

所述单模光纤垂直于所述熔锥光纤的锥部，且所述单模光纤具有所述回音壁微腔的一端靠近所述锥部；所述回音壁微腔和所述锥部之间的距离满足预设条件；所述预设条件为：当光在所述熔锥光纤中传输时，所述锥部的光经过所述距离耦合入所述回音壁微腔中会产生谐振。

可选地，所述回音壁微腔光纤湿度传感器还包括：屏蔽体；

所述屏蔽体，被配置为在所述回音壁微腔光纤湿度传感器不工作时屏蔽所述透气结构。

可选地，所述单模光纤有两根；

两根所述单模光纤分别位于所述熔锥光纤的两侧且轴对称放置。

可选地，所述单模光纤有两根；

两根所述单模光纤位于所述熔锥光纤的同一侧且平行放置。

可选地，所述封装体包括：基板和透气盖；

所述基板的一侧表面刻有至少两条凹槽，以分别载置所述熔锥光纤和所述单模光纤；所述透气盖覆盖在所述回音壁微腔上方。

可选地，所述回音壁微腔光纤湿度传感器还包括：屏蔽盖；

所述屏蔽盖，被配置为在所述回音壁微腔光纤湿度传感器不工作时屏蔽所述透气盖。

可选地，所述封装体包括：凝固胶体。

可选地，所述回音壁微腔为微球腔。

可选地，所述锥部的直径为1μm～10μm。

可选地，所述回音壁微腔的最大直径为50μm～200μm。