专利名称：一种光纤光栅温度/湿度传感器的制作方法
技术领域：
一种光纤光栅温度/湿度传感器技术领域[0001]本实用新型涉及一种光纤光栅温度/湿度传感器。
背景技术：
[0002]现有的压电式的温度传感器和湿度传感器，最大的问题在于抗电磁干扰性能差， 易产生电火花。因此，在复杂的恶劣的环境下，检测数据不准确，且安全性能差。实用新型内容[0003]本实用新型所要解决的技术问题是提供一种光纤光栅温度/湿度传感器，该光纤光栅温度/湿度传感器稳定性好，便于应用在复杂环境中。[0004]实用新型的技术解决方案如下[0005]一种光纤光栅温度/湿度传感器，包括光纤、光纤布拉格光栅温度传感元件和光纤布拉格光栅湿度传感兀件；所述的光纤由纤芯和包裹纤芯的包层组成；光纤布拉格光栅温度传感元件设置在纤芯上；光纤布拉格光栅湿度传感敏感材料套装在包层的外壁上。[0006]光纤布拉格光栅湿度传感兀件为多个，部分光纤布拉格光栅湿度传感兀件外壁设有一个厚度为30 50 μ m的聚酰亚胺层。[0007]所有光纤布拉格光栅温度传感兀件串接在一起；光纤布拉格光栅湿度传感兀件为多个，且所有光纤布拉格光栅湿度传感兀件串接在一起。[0008]有益效果[0009]本实用新型的光纤光栅温度/湿度传感器是集信息获取和传输于一体、具有灵敏度高、抗恶劣环境、成本低等优点；加上独特的体小质轻、抗电磁干扰、耐腐蚀等优势,相比传统的压电式传感器，光纤光栅传感器具有无可比拟的优越性。非常适合应用于复杂环境处温度和湿度的同时监测，同时可借助已有的光纤通信网络进行信息传输，可广泛应用于大尺度、大时空域、复杂环境场中的物理参量测量。且该类传感系统可实现在线实时监控， 不会产生电火花。[0010]光纤Bragg (布拉格)光栅温度/湿度传感器具有级联多点测量的优点，可实现对复杂环境的温度场和湿度场的同时测量。光纤Bragg光栅栅区为温度/湿度敏感元件，湿度传感部分被封装在湿度增敏材料内，传感器两端分别是传输光纤和尾纤。该传感器通过测量光纤Bragg光栅反射中心波长的漂移量来实现对环境温度和湿度的测量。[0011]本 实用新型通过串联一组光纤布拉格(Bragg)光栅温度/湿度传感基元，可实现分布式、远距离的温度场和湿度场测量。同时本实用新型传感器还具有抗电磁干扰，不产生电火花、安全可靠等优点。


[0012]图1为光纤光栅温度/湿度传感器的结构示意图；[0013]标号说明1_纤芯，2-包层,4-光纤布拉格光栅温度传感兀件,5-光纤布拉格光栅湿度传感元件。
具体实施方式
[0014]以下将结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明[0015]实施例1 :[0016]如图1所示，一种光纤光栅温度/湿度传感器，包括光纤、光纤布拉格光栅温度传感兀件和光纤布拉格光栅湿度传感兀件；所述的光纤由纤芯和包裹纤芯的包层组成；光纤布拉格光栅温度传感兀件设置在纤芯上；光纤布拉格光栅湿度传感敏感材料套装在包层的外壁上。[0017]光纤布拉格光栅湿度传感兀件为多个，光纤布拉格光栅湿度传感兀件外壁设有一个厚度为3(Γ50 μ m的聚酰亚胺层。[0018]所有光纤布拉格光栅温度传感兀件串接在一起；光纤布拉格光栅湿度传感兀件为多个，且所有光纤布拉格光栅湿度传感兀件串接在一起。[0019]各个光纤布拉格(Bragg)光栅的反射中心波长峰间隔大于3nm ;每个传感基元的光纤布拉格(Bragg)光栅湿度传感部分表面镀一层30— 50 μ m厚的聚酰亚胺，未镀膜的光纤光栅作为温度监测和补偿作用。[0020]工作原理说明聚酰亚胺吸收空气中的水蒸气膨胀，使得镀有聚酰亚胺薄膜的光纤布拉格(Bragg)光栅发生轴向应变,而未镀薄膜的光纤布拉格(Bragg)光栅本身对温度敏感，环境温度和湿度的变化导致光纤布拉格(Bragg)光栅反射中心波长发生漂移。利用光纤布拉格(Bragg)光栅反射中心波长与温度、湿度的线性关系，建立数值模型，采用试验法标定模型灵敏度系数。通过测量光纤布拉格(Bragg)光栅反射中心波长的漂移量，由数值模型可计算出复杂环境的温度和湿度。[0021]镀有聚酰亚胺的光纤布拉格(Bragg)光栅湿度传感兀件和光纤布拉格(Bragg)光栅温度传感兀件的布拉格(Bragg)反射中心波长间隔为2nm ;米用浸蘸镀膜技术在光纤布拉格(Bragg)光栅湿度传感表面镀一层聚酰亚胺薄膜。环境温度的变化和聚酰亚胺薄膜吸收空气中的水蒸气膨胀，都将导致光纤布拉格(Bragg)光栅湿度传感的反射中心波长产生漂移；同时环境温度的变化会导致光纤布拉格(Bragg)光栅温度传感的反射中心波长也产生漂移。[0022]传感设计过程中，首先对两个光纤布拉格(Bragg)光栅与环境温度的关系进行标定，用线性拟合的方法获得其温度灵敏度系数；然后再对镀有聚酰亚胺的光纤布拉格 (Bragg)光栅与湿度的关系进行标定，获得其湿度灵敏度系数。由于镀有聚酰亚胺的光纤布拉格(Bragg)光栅湿度传感元件同时对温度和湿度变化都敏感，而光纤布拉格(Bragg)光栅温度传感部分只对环境温度变化敏感，由此，建立数值模型(为现有技术)，然后将温度/ 湿度传感基元布设在监测环境中，可同时获得所测环境的温度和湿度。[0023]本方案具有测量精度高、安全性能好、可分布式测量、抗电磁干扰和结构简洁安装方便等优点。
权利要求1.一种光纤光栅温度/湿度传感器，包括光纤、光纤布拉格光栅温度传感元件和光纤布拉格光栅湿度传感兀件；所述的光纤由纤芯和包裹纤芯的包层组成；光纤布拉格光栅温度传感元件设置在纤芯上；光纤布拉格光栅湿度传感元件敏感材料套装在包层的外壁上。
2.根据权利要求1所述的光纤光栅温度/湿度传感器，其特征在于，光纤布拉格光栅湿度传感兀件为多个，光纤布拉格光栅湿度传感兀件外壁设有一个厚度为30 50 μ m的聚酰亚胺层。
3.根据权利要求2所述的光纤光栅温度/湿度传感器，其特征在于，所有光纤布拉格光栅温/湿度传感元件串接在一起。传感器采用双光纤光栅结构，即可作为温度补偿作用，也同时测量双参量。
专利摘要本实用新型涉及一种光纤Bragg光栅的温/湿度传感器，传感器由光纤、温度敏感元件和湿度敏感元件组成，能实现复杂环境处的温度和湿度参数同时测量。该传感基元湿度传感部分的光纤Bragg光栅表面镀一层30—50μm厚的聚酰亚胺，镀有聚酰亚胺的光纤Bragg光栅湿度传感元件同时对温度和湿度变化敏感；光纤Bragg光栅温度传感部分只对环境温度变化敏感。通过两者关系建立数值模型可同时获得所测环境的温度和湿度值；且可串联多个传感基元，实现复杂环境处的温度场和湿度场测量。该光纤光栅温度/湿度传感器稳定性好，便于应用在复杂环境中。
文档编号G01K11/32GK202869694SQ201220596699
公开日2013年4月10日 申请日期2012年11月13日 优先权日2012年11月13日
发明者黄德翼, 翁泽平, 李友如, 陶令, 龙真, 袁湘文, 胡艳红, 向继方, 石滔, 孟庆鑫, 赵琢, 徐栋, 王永, 蒋思思, 李强, 胡雄凯, 吴聪 申请人:长城信息产业股份有限公司, 长沙湘计海盾科技有限公司, 湖南海盾光纤传感技术工程实验室有限公司