微納光纖結(jié)構(gòu)濕度傳感器的特性和實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、隨著科技的快速發(fā)展，很多領(lǐng)域里需要對濕度進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，近年來出現(xiàn)的光纖濕度傳感器由于其耐高溫、耐腐蝕、可在強(qiáng)電磁干擾等惡劣環(huán)境下正常工作而備受關(guān)注。然而傳統(tǒng)的光纖濕度傳感器受光纖結(jié)構(gòu)和濕敏膜厚度的約束，其響應(yīng)速度低、靈敏度不高而不能被廣泛應(yīng)用。
　　本文提出兩種基于微納光纖結(jié)構(gòu)的高靈敏度、高響應(yīng)速率的濕度傳感器，并對其特性進(jìn)行研究，主要如下：
　　一、提出一種基于微光纖布拉格光柵結(jié)構(gòu)的濕度傳感器。該傳感器結(jié)構(gòu)為通過將光纖布拉

2、格光柵腐蝕至數(shù)十微米制成微光纖光柵，在微納區(qū)域外部包裹濕敏材料含氟聚酰亞胺薄膜，制成濕度傳感器。針對不同參數(shù)的傳感器的靈敏度和響應(yīng)速度進(jìn)行研究，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，與普通光纖光柵濕度傳感器相比，微光纖光柵濕度傳感器的靈敏度可提升至1.5倍以上；更重要的是，響應(yīng)速度可大幅提高，微光纖光柵濕度傳感器的響應(yīng)時間可縮短至普通光纖光柵濕度傳感器的響應(yīng)時間的8.3％。
　　二、提出改進(jìn)型的雙光柵微光纖結(jié)構(gòu)濕度傳感器。該結(jié)構(gòu)為同一根光纖上刻寫兩個反射

3、中心波長相同的光纖布拉格光柵，兩光柵間的光纖被腐蝕為微納光纖，并在該區(qū)域包裹含氟聚酰亞胺薄膜。通過實(shí)驗(yàn)證明，微納光纖的使用可提高傳感器的靈敏度，引入雙光纖布拉格光柵結(jié)構(gòu)，使光纖濕度傳感器可同時監(jiān)測溫度和濕度的變化，解決微光纖光柵濕度傳感器對溫度和濕度交叉敏感的問題。由于其反射光譜為多個連續(xù)的反射峰，故該傳感器比較適用于濕度變化小的環(huán)境監(jiān)測中。
　　本文主要在結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)創(chuàng)新、加工制作、以及特性測試等方面對兩種不同結(jié)構(gòu)的光纖濕度傳感器