在人類活動(dòng)的各領(lǐng)域中,濕度是人們關(guān)注的一個(gè)重要物理參量,有效地獲取環(huán)境濕度信息對生產(chǎn)生活過程具有重要的指導(dǎo)意義。光纖濕度傳感器具有抗電磁干擾,靈敏度高,性價(jià)比高,穩(wěn)定性及復(fù)用性好等特點(diǎn),不僅可以在日常生產(chǎn)生活中代替?zhèn)鹘y(tǒng)濕度傳感器,而且能夠滿足在易燃易爆、強(qiáng)電磁干擾等惡劣環(huán)境中人們對濕度測量的需求。為了進(jìn)一步探索光纖濕度傳感器的濕度傳感性能,本文研究了兩種干涉結(jié)構(gòu)的光纖濕度傳感器,并對其濕度測量性能進(jìn)行了詳細(xì)的研究。文中主要的研究內(nèi)容和取得的研究結(jié)果如下:（1）基于聚酰亞胺濕敏材料制作了一種全單模光纖馬赫-曾德爾相對濕度傳感器,并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測量。結(jié)果表明,當(dāng)傳感光纖長度分別為2.5 cm、3 cm和3.5 cm時(shí),傳感器的濕度響應(yīng)靈敏度分別為-0.12458 d B/%RH、-0.20216 d B/%RH和-0.15201d B/%RH。其中傳感光纖長度為3 cm的溫度靈敏度為0.0577 nm/^oC。該傳感器具有制作簡單、成本低、相對濕度靈敏度高、同時(shí)測量相對濕度和溫度等優(yōu)點(diǎn),在相對濕度測量領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。（2）提出了一種基于邁克爾遜干涉儀的具有聚酰亞胺... 

【文章來源】：西北大學(xué)陜西省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

光纖結(jié)構(gòu)示意圖

第一章緒論3作為一種利用全內(nèi)反射原理實(shí)現(xiàn)光波傳輸?shù)木�型材料，光纖一般是由較高折射率的纖芯與較低折射率的包層兩部分組成，外部的涂覆層可以對光纖起到保護(hù)作用，其具體結(jié)構(gòu)如圖1.1所示：圖1.1光纖結(jié)構(gòu)示意圖由于具有良好的傳光特性，光纖不僅可以用于信息的傳遞，還可以利用一定的光學(xué)器件將外界物理量與光纖內(nèi)傳輸光束的特性變化聯(lián)系起來。在20世紀(jì)70年代后期，美國海軍便開始了光纖傳感器研究計(jì)劃。光纖傳感器的基本原理是將光源發(fā)出的光經(jīng)光纖傳輸至傳感調(diào)制區(qū)域，被測量在調(diào)制區(qū)與光發(fā)生相互作用，導(dǎo)致光的相位、強(qiáng)度、波長以及頻率等光學(xué)性質(zhì)產(chǎn)生相應(yīng)變化從而成為被調(diào)制光。當(dāng)被調(diào)制的信號(hào)光經(jīng)光纖傳入光探測器后，通過光信號(hào)解調(diào)便能夠得到待測量的相關(guān)信息。光纖傳感器的傳感原理可如下圖所示：圖1.2光纖傳感器原理示意圖光纖傳感技術(shù)的核心是傳感區(qū)內(nèi)的光束與外界物理量相互作用，光束的相位、強(qiáng)度、頻率、波長、偏振態(tài)等都可以受到外界量的調(diào)制。在光纖傳感結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，根據(jù)光纖在傳感器中作用的不同，光纖傳感器可以分為以下三類：（1）功能型（傳感型）光纖傳感器：光纖不僅作為傳光介質(zhì)，而且將光纖本身作為敏感元件，使得光纖內(nèi)傳輸光的強(qiáng)度、相位、波長、頻率等特性產(chǎn)生變

西北大學(xué)碩士學(xué)位論文6著傳感器技術(shù)的發(fā)展，如今濕度傳感器已經(jīng)獲得了廣泛應(yīng)用。濕度監(jiān)測的要求可能因具體應(yīng)用場合的不同而有所不同，因此各種各樣的技術(shù)被開發(fā)出來進(jìn)行濕度測量。從最簡單的利用材料的膨脹和收縮的方法，到使用微型化電子芯片進(jìn)行濕度檢測的復(fù)雜技術(shù)，無論是進(jìn)行直接的濕度表征，還是利用探測元件對水蒸氣的響應(yīng)，人們一直在探索尋求更加快速、可靠的濕度測量方法[36-40]。濕度控制對提高生活質(zhì)量、提高工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率具有重要意義。理想的濕度傳感器應(yīng)該具有高靈敏度、長期耐用性、快速響應(yīng)、低成本、復(fù)用性強(qiáng)和在大范圍的濕度和溫度下工作的能力。圖1.3濕度傳感在各領(lǐng)域的應(yīng)用示例1.3.1濕度傳感器類型典型的機(jī)械式濕度計(jì)的原理是基于特定材料會(huì)在變化的濕度條件下發(fā)生膨脹和收縮，常用的材料有合成纖維與毛發(fā)[41,42]。機(jī)械式濕度計(jì)是通過將材料與應(yīng)變計(jì)或其它類似的機(jī)械裝置相連接以測量因濕度變化引起的機(jī)械位移，在使用前一般需要進(jìn)行校正，以便將位移標(biāo)準(zhǔn)與環(huán)境中的濕度水平聯(lián)系起來。機(jī)械濕度計(jì)成本低，易于實(shí)現(xiàn)，但濕度測量速度慢，并且存在固有的非線性和滯后問題，需要在濕度測量時(shí)進(jìn)行補(bǔ)償，因此不適合應(yīng)用于濕度條件快速變化的環(huán)境中。常見的電類濕度傳感器的測量原理是基于介電材料的電容或?qū)щ姴牧系碾娮桦S濕度的變化而變化[43,44]。其中，電容式濕度傳感器受傳感距離限制。多數(shù)電類濕度傳感器結(jié)構(gòu)簡單，成本低，但只能測量有限范圍的濕度變化，在高濕度條件下表現(xiàn)出滯后性和漂移，對化學(xué)干擾和積塵也比較敏感，長期穩(wěn)定性不足。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
[1]光纖微結(jié)構(gòu)器件制作與特性研究[D]. 劉鑫.西安石油大學(xué) 2018
[2]干涉型的光纖流速及液位傳感器研究[D]. 王煜.浙江大學(xué) 2018
[3]基于干涉原理的光纖傳感特性研究[D]. 彭兆狀.北京工業(yè)大學(xué) 2017
[4]光纖傳感器的研制及其應(yīng)用研究[D]. 平智超.北京理工大學(xué) 2016



本文編號(hào)：3291963