為了設計一種結構簡單且能夠同時測量溫度和相對濕度的光纖傳感器,制作了一種采用多模光纖串聯(lián)布拉格光柵結構的光纖溫濕度傳感器。首先將6mm的多模光纖與布拉格光柵連接,然后通過氫氟酸將多模光纖的直徑腐蝕到60μm,最后在多模光纖上涂覆一層羧甲基纖維素水凝膠膜。對所制作的光纖傳感器進行溫濕度響應測試。實驗結果表明,所設計的傳感器濕度靈敏度約為69.6pm/%相對濕度,溫度靈敏度約為15pm/℃。該傳感器對溫濕度響應靈敏,是一種結構簡單且緊湊的溫濕度同時測量傳感器,可被廣泛應用。 

【文章來源】：西安電子科技大學學報. 2020,47(03)北大核心EICSCD

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【部分圖文】：

光纖溫濕度傳感器結構示意圖

將所制作的傳感器放置到恒溫恒濕箱中進行濕度和溫度的響應測試，實驗原理如圖2所示。從光纖解調儀發(fā)出的寬帶光源經過單模光纖到多模光纖，然后經過布拉格光柵的反射重新進入到光纖解調儀，通過計算機對反射的光進行處理，最終在計算機上輸出反射光譜。由于單模光纖和多模光纖的纖芯不匹配，使得經過布拉格光柵反射以后形成如圖3所示的干涉條紋。2.1 濕度響應測試

首先對所制作的傳感器進行濕度響應測試。在濕度響應測試期間，將恒溫恒濕箱的溫度設置在50℃，在30%相對濕度到80%相對濕度范圍內每隔10%相對濕度記錄一次實驗數據。在實驗開始前，將所設計的傳感器放置于恒溫恒濕箱內，保持30min使其處于穩(wěn)定的濕度溫度環(huán)境，這樣獲得的實驗結果更加準確可靠。然后選擇波長為1 530nm的干涉峰觀察共振波長隨相對濕度的變化情況。當相對濕度逐漸增加或減少時，傳感器的輸出光譜由解調儀記錄。圖3分別是隨著相對濕度的增加或減少的反射光譜。從圖中可以看出，隨著相對濕度的增加，傳感器的反射光譜向長波方向移動。相反，隨著相對濕度的降低，反射光譜向短波方向移動。在實驗測試中，傳感器的響應和恢復時間分別約為2.34s（從30%相對濕度到80%相對濕度）和2.78s（從80%相對濕度到30%相對濕度）。這表明傳感器對環(huán)境相對濕度的變化能夠做出快速響應。在相對濕度升高和降低的過程中，所選擇的干涉波峰的共振波長與不同的相對濕度之間的變化關系如圖4所示。可見，共振波長與相對濕度近似呈線性關系。對兩組數據進行線性擬合，相對濕度升高和降低過程的擬合公式分別為


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