基於光纖布拉格光柵的溼度分布式檢測裝置的製作方法

2024-03-20 23:53:05

專利名稱：基於光纖布拉格光柵的溼度分布式檢測裝置的製作方法
技術領域：
本發明屬於光纖傳感技術領域，特別涉及了一種基於光纖布拉格光柵的溼度分布式檢測裝置。
背景技術：
溼度的測量在工農業生產和日常生活中應用非常廣泛，如農業生產的溫室環境，菸草、茶葉、木材加工的乾燥過程，製藥車間、醫院、手術室、細菌培養室等人工環境，博物館、圖書館、檔案室、實驗室、機房等重要場所都需要進行溼度測量和控制。尤其在礦井環境中，水層對巖石的滲透容易引發坍塌，通過對環境溼度變化的監測，可有效地避免此類礦難的發生。
目前最常用的溼度測量儀器是乾濕球溼度計，利用溼球水分蒸發吸收潛熱大於幹球，使得溼球附近溫度低於幹球附近溫度，根據溫度差獲得相對溼度值。但為了正確地得到溼球溫度，溼球附近空氣應有足夠的風速。同時該方法很難實現分布式遠距離的溼度測量，無法滿足很多生產生活的實際需要。

發明內容
本實用新型針對現有技術的不足，提出了一種測量精度高，易於集成和封裝的基於光纖布拉格光柵的分布式溼度檢測裝置。
本實用新型包括n(n≥3)個通過光纖串聯的光纖布拉格光柵，各個光纖布拉格光柵的反射峰波長位置間隔大於2納米；每個光纖布拉格光柵表面鍍有一層厚度為20～50微米的聚醯亞胺；一覆蓋所有光纖布拉格光柵反射峰波長的寬帶光源與環型器的①埠通過光纖連接，環型器的②埠與光纖布拉格光柵組的一端通過光纖連接，環型器的③埠與光纖布拉格光柵波分復用解調系統通過光纖連接。
其中光纖布拉格光柵波分復用解調系統可以通過市場購買取得，例如英國SMARTFIBRES公司的W3系列光纖布拉格光柵波分復用解調系統。
本實用新型中聚醯亞胺吸收空氣中的水蒸氣會發生膨脹，從而使光纖布拉格光柵發生軸向應變，導致光纖布拉格光柵反射峰位置漂移。利用光柵反射峰位置漂移與溼度之間的線性關係，通過測量光柵反射峰位置漂移量即可測得溼度。
本實用新型通過一組串聯的鍍有聚醯亞胺的光纖布拉格光柵進行溼度檢測，可以實現分布式、遠距離的測量。同時本實用新型還兼具抗電磁幹擾能力強、結構簡潔安裝方便等優點。


圖1為本實用新型的整體結構示意圖。
具體實施方式
如圖1，選擇一組各個反射峰波長位置間隔3個納米的光纖布拉格光柵4進行串聯；運用浸蘸鍍膜技術在每個光纖布拉格光柵4表面鍍上一層30微米的聚醯亞胺3。聚醯亞胺3吸收空氣中的水蒸氣會發生膨脹，從而使光纖布拉格光柵4發生軸向應變，導致光纖布拉格光柵4反射峰位置漂移。覆蓋所有光纖布拉格光柵反射峰波長的寬帶光源1與環型器2的①埠通過光纖連接，環型器2的②埠與一組鍍有聚醯亞胺3的光纖布拉格光柵4通過光纖連接，環型器2的③埠與光纖布拉格光柵波分復用解調系統5通過光纖連接。
工作中首先對光柵反射峰位置漂移與溼度的關係進行定標，用線性擬合的方法獲得光柵反射峰位置漂移與溼度之間的線性關係。然後寬帶光源和光柵波分復用解調系統安裝在井上監測中心，將各個光纖布拉格光柵安裝在煤礦巷道內的各個檢測位置，寬帶光由一根光纖傳輸至串聯的光柵，各個光柵的反射光經環型器進入光柵波分復用解調系統，由該系統讀出各個光柵的反射光波長位置，根據每個光柵的波長漂移量Δλ(pm)與相對溼度H(％)的關係，獲得光柵對應位置測量點的溼度信息。
本方案具有測量精度高、安全性能好、分布式傳感、抗電磁幹擾和結構簡潔安裝方便等優點。
權利要求1.基於光纖布拉格光柵的溼度分布式檢測裝置，包括n個通過光纖串聯的光纖布拉格光柵，n≥3，其特徵在於各個光纖布拉格光柵的反射峰波長位置間隔大於2納米；每個光纖布拉格光柵表面鍍有一層厚度為20～50微米的聚醯亞胺；一覆蓋所有光纖布拉格光柵反射峰波長的寬帶光源與環型器的①埠通過光纖連接，環型器的②埠與光纖布拉格光柵組的一端通過光纖連接，環型器的③埠與光纖布拉格光柵波分復用解調系統通過光纖連接。
專利摘要本實用新型涉及一種基於光纖布拉格光柵的溼度分布式檢測裝置。現有的溼度測量方法難以實現分布式測量。本實用新型在光纖布拉格光柵上鍍上一層厚30～40微米的聚醯亞胺，聚醯亞胺吸收空氣中的水蒸氣會發生膨脹，引起光纖布拉格光柵上軸向應力變化，光柵的反射峰位置發生波長漂移，通過確定反射峰波長位置可獲得空氣中溼度的信息。利用寬帶光源、波分復用的一組串聯的光纖布拉格光柵和光纖布拉格光柵解調系統，可實現多個溼度傳感器的分布式測量。
文檔編號G01N19/00GK2903975SQ20062010042
公開日2007年5月23日 申請日期2006年1月17日 優先權日2006年1月17日
發明者管祖光, 陳達如, 何賽靈 申請人:浙江大學