[实用新型]一种光纤法珀湿度传感器及其制备与实验装置

说明书

本实用新型公开了一种光纤法珀湿度传感器及其制备与实验装置，包括：多模光纤纤芯、多模光纤包层、PVA薄膜和空气腔，所述多模光纤纤芯的四周包覆多模光纤包层，所述空气腔阻断所述多模光纤纤芯，所述空气腔外部包覆多模光纤包层，所述PVA薄膜设于多模光纤纤芯的端部。本实用新型优化了空气腔的反射面，增大了反射面的曲率半径，从而使更多的光被束缚在纤芯中传播，提高了反射谱的条纹干涉对比度，同时实现了湿度传感，在相对湿度为29.1%‑81.8%RH范围内，平均灵敏度达73.2pm/%RH。

技术领域

本实用新型专利涉及光纤传感技术领域，尤其涉及一种光纤法珀湿度传感器及其制备与实验装置。

背景技术

近几十年来，具有抗电磁辐射、灵敏度高、成本低等优点的光纤湿度传感器被广泛的应用于生物医学研究、农业发展、环境监测等领域中。根据传感原理，可将光纤湿度传感器分为干涉型、光栅型、倏逝波型和复合型，其中具有稳定性好、体积小的法珀干涉型湿度传感器被广泛的用来监测恶劣环境下的湿度，是目前的研究热点之一。传统的非本征法珀传感器是将空气作为谐振腔介质，先将相距一定距离的两根单模光纤放入特种管道中，并保持端面严格平行、同轴，通过测量反射干涉谱的变化来监测外界环境的变化。但这种传统的制作方法难以精确的控制空气腔的长度且制作工艺比较繁琐，所以研究人员为了进一步精确的控制空气腔的长度以及制作成本，常采用化学腐蚀法、飞秒激光加工法和电弧放电法来制作非本征法珀传感器。

利用化学腐蚀法或电弧放电法制作的空气腔，均会产生两个平行且具有一定曲率的光学反射凹面。当光传播到该反射面是均会被反射或透射到包层中传播，减少了参与干涉的光强，此时接收端接收到的干涉光强要远小于理论值，从而降低了反射谱的干涉对比度。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种光纤法珀湿度传感器，采用电弧放电优化空气腔的方法，在优化后的传感器端面涂敷一层聚乙烯醇（PVA）薄膜，当外界环境湿度改变时，PVA薄膜吸收或释放水分子来改变自身的折射率，利用薄膜的亲湿性实现湿度传感，减少非本征法珀传感器中空气腔反射面的曲率对传感器性能的影响以及实现湿度传感。

为解决现有技术问题，本实用新型公开了一种光纤法珀湿度传感器，包括：多模光纤纤芯、多模光纤包层、PVA薄膜和空气腔，所述多模光纤纤芯的四周包覆多模光纤包层，所述空气腔阻断所述多模光纤纤芯，所述空气腔外部包覆多模光纤包层，所述多模光纤纤芯和多模光纤包层组成多模光纤，所述PVA薄膜设于多模光纤的端部。

进一步地，所述多模光纤纤芯和多模光纤包层形成的光纤长度为388μm，直径为125μm。

进一步地，所述多模光纤纤芯的半径为31.25μm。

进一步地，所述空气腔的长度为48μm。

相应地，一种光纤法珀湿度传感器的制备装置，包括光纤夹具、放电极、氢氟酸溶液和光纤熔接机。

相应地，一种光纤法珀湿度传感器的实验装置，包括湿度计、装有饱和盐溶液的容器、SM125光纤光栅解调仪和计算机，所述湿度计设于装有饱和盐溶液的容器的上方，上述的光纤法珀湿度传感器设于饱和盐溶液的容器的上方，SM125光纤光栅解调仪连接上述的光纤法珀湿度传感器，所述计算机连接所述SM125光纤光栅解调仪。

本实用新型具有的有益效果：

采用电弧放电优化空气腔的方法，在优化后的传感器端面涂敷一层聚乙烯醇（PVA）薄膜，当外界环境湿度改变时，PVA薄膜吸收或释放水分子来改变自身的折射率，利用薄膜的亲湿性实现湿度传感，优化了空气腔的反射面，增大了反射面的曲率半径，从而使更多的光被束缚在纤芯中传播，提高了反射谱的条纹干涉对比度，同时实现了湿度传感，在相对湿度为29.1%-81.8%RH范围内，平均灵敏度达73.2pm/%RH。

附图说明

图1为本实用新型的结构图。