一种基于sms结构的束腰放大湿度传感器的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及所述的一种基于SMS结构的束腰放大湿度传感器是利用束腰放大熔接可激发包层模，包层模和纤芯模发生干涉的原理制成的。包括宽带光源、入射单模光纤、SMS结构光纤传感探头、湿度敏感材料、出射单模光纤和光谱仪。外界湿度变化时两束光的有效折射率以及光程差也相应的改变，使得输出光的谐振峰中心波长发生变化。利用光谱仪检测传输光谱的谐振峰移动，可解调出环境湿度信息。本实用新型提出的湿度传感器，具有测量体积小、耐高温和耐腐蚀等特点，是一种非电量湿度传感器，尤其适合于高湿度下工作。
【专利说明】—种基于SMS结构的束腰放大湿度传感器
【技术领域】
[0001]本实用新型属于光纤传感【技术领域】，具体涉及一种基于SMS结构的束腰放大湿度传感器。
【背景技术】
[0002]湿度是表示空气中水汽含量的物理量。随着工农业的迅猛发展和科学技术的不断进步，对环境湿度的监测越来越受到人们的重视，对湿度传感器的环境适应性以及测量范围、响应速度、测量精度等主要指标的要求也越来越高。国防科技、航空航天、发电变电、纺织、食品、医药、仓储、农业等行业对湿度的要求都非常严格，对湿度参量进行有效的实时监测和控制，已成为正常生产的前提。
[0003]早期发明的干湿球湿度计和毛发湿度计，由于其测量精度低、响应速度慢、信号处理和控制困难等缺点，其应用范围非常有限。现有的湿度传感器中，电容式、电阻式等电量湿度传感器，由于测量精度高、响应速度快以及信号易于处理和控制等优势，在市场中占据主导地位，但其存在着长期稳定性和互换性差的不足以及湿滞、漂移、抗污染能力差等缺点，在核工业、电力传输等领域受到限制，因此也无法满足现代科学技术发展的需要。
[0004]光纤湿度传感器以其对外界环境的变化敏感、体积小、抗电磁干扰能力强、耐腐蚀、能实现绝对测量、稳定性好、容易复用、能埋入工程结构等特点，因此得到了日益广泛的应用。本实用新型制作简单，成本低廉。
实用新型内容
[0005]针对现有技术中存在的问题，本实用新型的目的是提供一种基于SMS结构的束腰放大湿度传感器技术方案。
[0006]所述的一种基于SMS结构的束腰放大湿度传感器，其特征在于包括宽带光源、入射单模光纤、湿度敏感材料、SMS结构光纤探头、出射单模光纤、光谱仪，所述的SMS结构光纤探头一端与入射单模光纤和宽带光源相连，另一端与出射单模光纤和光谱仪相连，所述的湿度敏感材料涂敷在SMS结构光纤探头的表面。
[0007]所述的一种基于SMS结构的束腰放大湿度传感器,其特征在于所述的SMS结构光纤探头长度为8mm。
[0008]所述的一种基于SMS结构的束腰放大湿度传感器，其特征在于所述的湿度敏感材料是通过溶胶一凝胶法配置的水凝胶，该材料的折射率随外界湿度变化而变化。
[0009]本实用新型的优点在于:湿度敏感材料化学性能稳定，具有长期稳定性和响应速度快的突出优点，SMS结构光纤探头制作简单，可以降低成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1是本实用新型结构示意图，图2是本实用新型SMS结构光纤探头示意图。【具体实施方式】
[0011]下面结合说明书附图对本实用新型进一步说明:
[0012]如图1所示，一种基于SMS结构的束腰放大湿度传感器，包括宽带光源1、入射单模光纤2、湿度敏感材料3、SMS结构光纤探头4、出射单模光纤5、光谱仪6，所述的SMS结构光纤探头4的两端分别与入射单模光纤2和出射单模光纤5熔接，SMS结构光纤探头4的表面涂上一层湿度敏感材料3，入射单模光纤2的另一端面与宽带光源I连接，出射单模光纤5的另一端面与光纤光谱仪6连接。所述的SMS结构光纤探头4由两个束腰放大通过多模光纤级联在一起形成，湿度敏感材料3是通过溶胶-凝胶法配置的水凝胶，该材料的折射率随外界湿度变化而变化。
[0013]本实用新型装置的工作方式为:宽带光源发出的光通过入射单模光纤输入SMS结构光纤探头，通过传感头第一个束腰分成两束光，一束光在多模光纤纤芯中传输，另一束光在多模光纤包层中传输，两束光在传感头第二个束腰处稱合在单模光纤纤芯形成MZ干涉。在两束腰之间的多模光纤的包层外涂上湿度敏感材料，外界湿度变化引起湿度敏感材料折射率的变化，从而引起包层中的光的双折射系数B和长度L的改变，两束光的有效折射率以及光程差也相应的改变，使得输出光的谐振峰中心波长发生变化。利用光谱仪检测传输光谱的谐振峰移动，可解调出环境湿度信息。
[0014]本实用新型能够实现湿度测量的关键为:两个束腰放大单模光纤通过多模光纤级联在一起形成SMS结构光纤探头，并且在SMS结构光纤探头的多模光纤部分涂一层湿度敏感材料，在相对湿度从10 %到90 % RH变化过程中，湿度敏感材料的折射率亦相应地从1.35增大到1.45，总的变化量达到0.1，呈现出良好的湿敏特性。
【权利要求】
1.一种基于SMS结构的束腰放大湿度传感器，其特征在于包括宽带光源(I)、入射单模光纤⑵、湿度敏感材料⑶、SMS结构光纤探头(4)、出射单模光纤(5)、光谱仪(6)，所述的SMS结构光纤传感探头(4) 一端与入射单模光纤(2)和宽带光源(I)相连，另一端与出射单模光纤(5)和光谱仪(6)相连，所述的湿度敏感材料(3)涂敷在SMS结构光纤探头(4)的表面。
2.根据权利要求1所述的一种基于SMS结构的束腰放大湿度传感器，其特征在于所述的SMS结构光纤传感探头长度为8mm。
3.根据权利要求1所述的一种基于SMS结构的束腰放大湿度传感器，其特征在于所述的湿度敏感材料是通过溶胶-凝胶法配置的水凝胶，该材料的折射率随外界湿度变化而变化。
【文档编号】G01N21/45GK203587499SQ201320607438
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2013年9月27日 优先权日:2013年9月27日
【发明者】唐学敏, 安佳丽, 朱冰倩, 王宁, 金永兴 申请人:中国计量学院