基于湿敏材料的光干涉型光纤湿度仪的研究

发布时间：2017-04-24 12:15

  本文关键词：基于湿敏材料的光干涉型光纤湿度仪的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本论文的主要研究内容是光纤湿度传感器,主要从湿敏膜的角度出发,研究了几种湿敏膜的湿敏特性,并通过实验,对湿敏膜的有无对光纤传感器湿度灵敏度大小的影响,湿敏膜层数对光纤传感器灵敏度大小的影响做了一系列研究。1、对以往研究中较少或从未使用过的湿度敏感膜进行了光纤湿度传感器湿敏材料可能性的验证。通过实验可以得出,甲基纤维素,羧甲基纤维素钠,阿拉伯胶等都可以作为光纤传感器的湿度敏感材料,为以后的湿度传感器研究提供湿敏材料的新选择。2、对光纤椎腰放大结构进行了镀湿敏膜(聚乙烯醇湿敏膜)前后传感器湿度灵敏度的对比试验,得出在镀膜后,该传感器的湿度灵敏度提高接近10倍,证实了湿敏膜对光纤湿度传感器灵敏度的重要性。3、对光纤椎腰放大结构进行了湿敏膜(羧甲基纤维素钠湿敏膜)不同层数的涂覆,实验得出了湿敏膜对光纤传感器的湿度灵敏度在一定范围内都有正比的影响,当湿敏膜层数超过一定限制后,传感器的湿度灵敏度将不再随着湿敏膜层数的增加而加大,这是由于多层膜对水蒸气的吸收会使得湿敏膜的溶胀明显变化,使得该传感器收到一定的拉伸应力作用,影响该传感器的湿度灵敏度。4、提出了一种新的结构:花生型-拉椎-花生型结构,并对该结构进行折射率灵敏度验证(湿度的大小会对湿敏膜的折射率有影响,所以对湿度的测量可以转化为对折射率的测量)。验证结果证明该结构对折射率敏感,给湿度测量提供一种新的光纤传感器结构的可能。
【关键词】：光纤传感 湿度传感器 湿敏膜
【学位授予单位】：中国计量学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH837;TP212
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• Abstract7-13
• 1 绪论13-28
• 1.1 湿度传感器研究背景13-16
• 1.1.1 传统湿度传感器原理及应用14-15
• 1.1.2 光纤湿度传感器原理及应用15-16
• 1.2 光干涉型光纤传感器16-23
• 1.2.1 马赫-曾德干涉仪16-18
• 1.2.2 迈克尔逊干涉仪18-21
• 1.2.3 法布里-珀罗干涉仪21-23
• 1.2.4 萨格纳克干涉仪23
• 1.3 湿度传感器湿敏材料23-25
• 1.4 本论文的主要研究内容及研究意义25-28
• 1.4.1 本论文的研究意义25-26
• 1.4.2 本论文的主要研究内容26-28
• 2 湿敏材料基本性质研究28-44
• 2.1 几种湿敏材料简介28-32
• 2.1.1 聚乙烯醇28
• 2.1.2 明胶28-29
• 2.1.3 阿拉伯胶29-30
• 2.1.4 壳聚糖30
• 2.1.5 甲基纤维素30-31
• 2.1.6 羧甲基纤维素钠31
• 2.1.7 琼脂糖31-32
• 2.2 湿敏材料的制备32-33
• 2.3 湿度平台搭建33-36
• 2.4 湿敏材料性质研究36-42
• 2.4.1 长周期光纤光栅介绍36-37
• 2.4.2 长周期镀明胶湿敏膜结果响应37-39
• 2.4.3 长周期镀阿拉伯胶湿敏膜结果响应39-41
• 2.4.4 长周期镀甲基纤维素湿敏膜结果响应41-42
• 2.5 本章小结42-44
• 3 基于椎腰放大结构的马赫-曾德干涉仪的光纤湿度传感器44-50
• 3.1 椎腰放大结构简介44-45
• 3.2 基于聚乙烯醇镀膜的椎腰放大结构光纤湿度传感器45-47
• 3.3 基于羧甲基纤维素钠镀膜的椎腰放大结构光纤湿度传感器47-48
• 3.4 本章小结48-50
• 4 基于花生型结构的马赫-曾德干涉仪的光纤湿度传感器50-58
• 4.1 花生型结构简介50-51
• 4.2 基于花生型结构光纤折射率传感器51-56
• 4.3 基于聚乙烯醇镀膜的双花生型结构光纤湿度传感器56-57
• 4.4 本章小结57-58
• 5 总结和展望58-60
• 5.1 总结58-59
• 5.2 改进与展望59-60
• 参考文献60-65
• 作者简历65-66

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