發(fā)布時間：2024-03-01 18:40

　　由于某些特殊環(huán)境中對濕度傳感器有著特定的要求,例如在糧倉等食品倉庫和變壓器等電壓較高的用電設(shè)備中要求它能應(yīng)用于低濕環(huán)境中,在高度集成的精密儀器內(nèi)部空間有限,所以為了滿足上述特殊環(huán)境中的濕度測試需求,本文旨在研究制作能夠應(yīng)用在狹小空間的高精度溫濕度傳感系統(tǒng)。本文使用濕敏薄膜與光纖結(jié)合實現(xiàn)了狹窄微水環(huán)境中的濕度檢測。為闡明濕度敏感薄膜的濕敏原理及環(huán)境濕度調(diào)制濕度傳感探頭內(nèi)部光信號的作用機制,文中詳細分析了薄膜生長過程中的成膜結(jié)構(gòu)及特定薄膜的制作方法。由于低濕度環(huán)境中的濕度測量一直是濕度測量領(lǐng)域的難點,文中著重研究了能在極低濕度環(huán)境中使用的介質(zhì)薄膜型濕度傳感器。其中具有光子晶體結(jié)構(gòu)的濕度傳感探頭在11-84%RH的濕度范圍內(nèi)光譜波長移動達到21.6 nm,平均濕度靈敏度為0.3 nm/%RH;具有法布里-珀羅干涉結(jié)構(gòu)的濕度傳感探頭在30-70%RH范圍內(nèi)波長移動了9.6 nm,平均濕度靈敏度為0.24 nm/%RH,這兩種結(jié)構(gòu)的濕度傳感器都能在低至1%RH的極低濕度環(huán)境中使用。由于環(huán)境監(jiān)控需要同時測量溫度和濕度,因此本文將濕敏薄膜與光纖光柵結(jié)合用以實現(xiàn)溫濕度雙參量傳感和監(jiān)測。設(shè)計并實現(xiàn)了基于...

【文章頁數(shù)】：136 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖1.3光強調(diào)制型光纖濕度傳感器

光強調(diào)制型是基于光吸收的傳感方法使得光纖中傳播的光束能受到環(huán)境濕度的調(diào)制而制作成的光纖濕度傳感器,這類濕度傳感器很早就大量研究,其傳感結(jié)構(gòu)主要是在光纖內(nèi)部或四周添加特定的濕敏材料來使傳輸光的光強與環(huán)境濕度的變化建立聯(lián)系進行環(huán)境濕度傳感。光強調(diào)制型光纖濕度傳感探頭一般是將濕敏薄膜制....

圖1.4光纖U型彎曲的消逝波型濕度傳感器

消逝波型是基于光纖內(nèi)纖芯和包層分界面上的消逝波而制成的光纖濕度傳感器,光纖中的光在傳輸時會有部分光通過纖芯與包層的分界面泄露到包層中去,這部分光由于不符合全反射傳輸?shù)臈l件,在傳輸較短距離后會迅速衰減直至消失,所以稱之為消逝波。由于消逝波是在光纖包層中傳輸,所以在制作基于消逝波的光....

圖1.5Fabry-Perot干涉型光纖濕度傳感器μm

干涉型光纖傳感器[64-68]主要有Fabry-Perot、Michelson、Mach-Zehnder和Sagnac這四類干涉結(jié)構(gòu),其工作原理是外部環(huán)境的某一參量變化導(dǎo)致光纖干涉結(jié)構(gòu)的光程發(fā)生變化,進而導(dǎo)致干涉信號出現(xiàn)光學(xué)參量（波長、光強、相位等等）的改變。干涉型光纖濕度傳感....

圖1.6光纖布拉格光柵涂覆高分子聚合物濕度傳感示意圖

光纖布拉格光柵出現(xiàn)的較早,通常將折射率變化周期小于1　μm的光纖光柵稱為布拉格光柵或短周期光柵,該類型光纖光柵存在一個反射峰,屬于反射型帶通濾波器。布拉格光柵與濕敏薄膜的結(jié)合方式通常是將聚合物薄膜涂敷在光柵四周,聚合物薄膜在潮濕環(huán)境中會吸水膨脹,膨脹產(chǎn)生的應(yīng)力會拉動內(nèi)部的光纖光柵....

本文編號：3915658