光纖光柵濕度傳感器的應(yīng)用和特點(diǎn)

現(xiàn)在在測(cè)量的領(lǐng)域，溫度和濕度的監(jiān)測(cè)在各種不同的地方都必須有很大的比例地位，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步以及工業(yè)化需求，對(duì)溫濕度傳感器在環(huán)境適應(yīng)性，測(cè)量精度、測(cè)量范圍等方面提出了越來(lái)越高的要求。現(xiàn)在情況是電學(xué)式溫濕度傳感器以其低成本、響應(yīng)速度快、信號(hào)便于處理等優(yōu)點(diǎn)，在市場(chǎng)上仍處于主導(dǎo)地位。但是電學(xué)式傳感器有一些問(wèn)題也不容忽視，比如存在互換性差和長(zhǎng)期穩(wěn)定性不足等缺點(diǎn)，且不適合應(yīng)用于電工電力、石油化工等存在易燃易爆惡劣環(huán)境的領(lǐng)域。

隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，人們對(duì)自然界物理參量精確測(cè)量的需求也越來(lái)越緊迫。在此過(guò)程中，光纖傳感技術(shù)也獲得了全面的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用，這其中就包括光纖光柵用于傳感和測(cè)量的技術(shù)。眾所周知，光纖光柵可以對(duì)溫度、應(yīng)力、應(yīng)變、位移、加速度等進(jìn)行精確的測(cè)量，而對(duì)環(huán)境濕度的測(cè)量則是一個(gè)最新發(fā)展起來(lái)的領(lǐng)域，同時(shí)面臨很多亟待解決的科學(xué)與工程難題。傳統(tǒng)的濕度傳感器是利用功能材料對(duì)環(huán)境水分的吸收，改變自身的電阻、電容等電學(xué)參量進(jìn)行濕度檢測(cè)，而光纖光柵則是通過(guò)將環(huán)境中水分子含量的變化變?yōu)楣獠ü鈱W(xué)參量的變化來(lái)測(cè)量濕度，具有進(jìn)行高精度測(cè)量的固有優(yōu)勢(shì)。

在航空航天、電工電力、軍事及氣象、制藥與煙草等領(lǐng)域，對(duì)環(huán)境濕度的監(jiān)測(cè)是非常必要的，因此提升濕度監(jiān)測(cè)儀器的性能，確保滿足不同檢測(cè)環(huán)境需求具有重要意義。傳統(tǒng)的濕度傳感器種類包括毛發(fā)式、干濕球式，以及電容式、電阻式等濕度傳感器。這些類型的濕度傳感器易受電磁、油氣等惡劣環(huán)境的干擾，穩(wěn)定性較差，應(yīng)用范圍有限。濕度傳感器被廣泛地應(yīng)用于眾多領(lǐng)域，如工業(yè)控制、醫(yī)藥生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)種植、氣象探測(cè)以及食品存儲(chǔ)等。在這些領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)對(duì)濕度的快速、準(zhǔn)確的測(cè)量具有重要意義。市場(chǎng)上成熟的電學(xué)式濕度傳感器產(chǎn)品，如電阻式濕度傳感器和電容式濕度傳感器具有測(cè)量精度高、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)，但長(zhǎng)期穩(wěn)定性及互換性較差，并且在某些特殊應(yīng)用場(chǎng)合(例如強(qiáng)電磁環(huán)境、油氣檢測(cè)環(huán)境)中會(huì)失效，甚至引發(fā)安全事故，因此，在一些易燃易爆的場(chǎng)合需要一種無(wú)源檢測(cè)的濕度傳感器。

電氣傳感器已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在各種測(cè)試測(cè)量設(shè)備中，但是它具有非常多的局限性，如傳輸損耗、易受干擾、無(wú)法在惡劣環(huán)境中得到應(yīng)用等。近年來(lái)隨著光電子學(xué)的發(fā)展，光信號(hào)由于它的抗干擾性和低損耗性能，已經(jīng)逐漸替代電信號(hào)應(yīng)用于傳感器。

光纖傳感器是一種無(wú)源傳感器，不易受到電磁信號(hào)的干擾，本質(zhì)安全(即阻燃、防爆)，可適應(yīng)電工電力、化工制藥等易燃易爆環(huán)境。并且光纖傳感器體積小，質(zhì)量輕，更容易置入空間狹小的區(qū)域進(jìn)行遠(yuǎn)距離組網(wǎng)監(jiān)測(cè)。

比較常用的光纖濕度傳感器是光纖光柵濕度傳感器，光纖光柵式溫濕度傳感器是隨著光纖通訊技術(shù)發(fā)展起來(lái)的一種新型溫濕度傳感器，與傳統(tǒng)電學(xué)式溫濕度傳感器相比，具有抗電磁干擾，電絕緣性好、動(dòng)態(tài)范圍大等優(yōu)點(diǎn)，并且傳感部分質(zhì)量輕，體積小，結(jié)構(gòu)和幾何形狀多樣化，易于復(fù)用組網(wǎng)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、在線、分布式傳感。由于光纖光柵本身對(duì)于濕度不敏感，需要通過(guò)與濕敏材料共同作用來(lái)組成濕敏元件。