一种低成本光纤湿度传感器制造技术

本发明专利技术提供了一种低成本光纤湿度传感器，在湿敏材料部上设置贵金属部；裸露纤芯设置在贵金属部上部，并和贵金属部间设有间隙。使用时，湿敏材料部吸湿膨胀，减少了贵金属部与裸露纤芯之间的距离，增强了裸露纤芯与贵金属部的耦合，从而改变了光从第一光纤至第二光纤的透射特性，通过探测该透射特性实现环境湿度检测。由于纤芯中传播的光与纤芯外贵金属部的耦合对其间的距离非常敏感，所以本发明专利技术具有灵敏度高的优点。另外，本设计中，只需要刨平纤芯即可，贵金属部的制备也较为简单，所以本发明专利技术的成本低，在湿度探测领域具有良好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种低成本光纤湿度传感器
本专利技术涉及湿度传感领域，具体涉及一种低成本光纤湿度传感器。
技术介绍
湿度监控在电子电器、食品存储、航空航天、文物保护等领域具有重要的应用。传统湿度传感器有毛发湿度计、干湿球湿度计、电量式湿度计。传统湿度传感器容易受到环境影响，不适合在恶劣环境应用。光纤湿度传感器为湿度传感提供了新手段。传统光纤湿度传感器需要错位光纤或刻痕光纤，设备复杂、成本高，灵敏度低、精确度低。
技术实现思路
为解决以上问题，本专利技术提供了一种低成本、高灵敏度光纤湿度传感器，该光纤湿度传感器包括光源、光探测器、基底、第一支持部、第二支持部、第一光纤、第二光纤、耦合部、湿敏材料部、贵金属部，第一支持部和第二支持部固定在基底上，湿敏材料部设置在第一支持部和第二支持部之间，第一光纤固定在第一支持部上，第二光纤固定在第二支持部上，耦合部为裸露纤芯，耦合部固定在第一光纤和第二光纤的两端面间，贵金属部设置在湿敏材料部上，贵金属部与耦合部间设有间隙，第一光纤连接光源，第二光纤连接光探测器；使用时，湿敏材料部吸湿后膨胀，减少了贵金属部与耦合部之间的距离，增加耦合部与贵金属部的耦合，从而改变光从第一光纤至第二光纤的透射特性，通过探测该透射特性实现环境湿度检测。更进一步地，湿敏材料部为吸湿膨胀材料。更进一步地，湿敏材料部为聚酰亚胺。更进一步地，贵金属部为周期排列的贵金属颗粒。更进一步地，贵金属颗粒的材料为金，贵金属颗粒的粒径为20纳米-80纳米。更进一步地，在贵金属颗粒下面还设有贵金属膜。更进一步地，裸露纤芯的贵金属部一侧为平面。更进一步地，湿敏材料部与第一支持部和第二支持部不接触。更进一步地，在平面上还设有金颗粒。本专利技术的有益效果：本专利技术提供了一种低成本光纤湿度传感器，在湿敏材料部上设置贵金属部；裸露纤芯设置在贵金属部上部，并和贵金属部间设有间隙。使用时，湿敏材料部吸湿膨胀，减少了贵金属部与裸露纤芯之间的距离，增强了裸露纤芯与贵金属部的耦合，从而改变了光从第一光纤至第二光纤的透射特性，通过探测该透射特性实现环境湿度检测。由于纤芯中传播的光与纤芯外贵金属部的耦合对其间的距离非常敏感，所以本专利技术具有灵敏度高的优点。另外，本设计中，只需要刨平纤芯即可，贵金属部的制备也较为简单，所以本专利技术的成本低，在湿度探测领域具有良好的应用前景。以下将结合附图对本专利技术做进一步详细说明。附图说明图1是低成本光纤湿度传感器的示意图。图2是周期排列的贵金属颗粒的示意图。图3是又一种低成本光纤湿度传感器的示意图。图中：1、基底；21、第一支持部；22、第二支持部；31、第一光纤；32、第二光纤；4、耦合部；5、湿敏材料部；6、贵金属部；7、贵金属颗粒。具体实施方式为进一步阐述本专利技术达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本专利技术的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。实施例1本专利技术提供了一种低成本光纤湿度传感器，该光纤湿度传感器包括光源、光探测器、基底1、第一支持部21、第二支持部22、第一光纤31、第二光纤32、耦合部4、湿敏材料部5、贵金属部6。如图1所示，第一支持部21和第二支持部22固定在基底1上。湿敏材料部5设置在第一支持部21和第二支持部22之间。湿敏材料部5为吸湿膨胀材料，也就是湿敏材料部5在吸湿后会发生膨胀。优选地，吸湿材料部5的材料为聚酰亚胺。第一光纤31固定在第一支持部21上，第二光纤32固定在第二支持部22上。耦合部4为裸露纤芯，也就是去除包层，只留纤芯。耦合部4固定在第一光纤31和第二光纤32的两端面间。贵金属部6设置在湿敏材料部5上。贵金属部6与耦合部4间设有间隙。当湿敏材料部5膨胀时，贵金属部6与耦合部4不接触。第一光纤31连接光源。优选地，光源为连续谱光源。第二光纤32连接光探测器。光探测器探测透射光谱。使用时，湿敏材料部5吸湿膨胀，减少了贵金属部6与裸露纤芯之间的距离，增强了裸露纤芯与贵金属部6的耦合，从而改变了光从第一光纤31至第二光纤32的透射特性，通过探测该透射特性实现环境湿度检测。由于纤芯中传播的光与纤芯外贵金属部的耦合对其间的距离非常敏感，所以本专利技术具有灵敏度高的优点。另外，本设计中，只需要刨平纤芯即可，贵金属部6的制备也较为简单，所以本专利技术的成本低，在湿度探测领域具有良好的应用前景。更进一步地，在本实施例中，湿敏材料部5与第一支持部21和第二支持部22接触，第一支持部21和第二支持部22限制了湿敏材料部5在图1中的水平方向的膨胀，所以湿敏材料部5在竖直方向膨胀更多，更多地改变贵金属部6与裸露纤芯之间的距离，更多地改变透射光谱，提高湿度探测的灵敏度。实施例2在实施例1的基础上，如图2所示，贵金属部6为周期排列的贵金属颗粒7。贵金属颗粒7的材料为金，贵金属颗粒7的粒径为20纳米-80纳米。贵金属颗粒7的材料为金，更有利于提高材料的稳定性，在空气中不容易被氧化。贵金属颗粒7的粒径为20纳米-80纳米，使得贵金属颗粒7的共振波长在可见光波段。在本实施例中，裸露纤芯中的光耦合到贵金属颗粒7上，引起贵金属颗粒7中电荷的振动。在特定波长，裸露纤芯中的光与贵金属颗粒7实现了表面等离激元共振，在透射光谱中出现谷。该信号特征使得探测更容易，由于谷具有一定的半峰宽，谷处的透射系数也与贵金属颗粒7与裸露纤芯的距离密切相关，所以本实施例提高了湿度探测的灵敏度。更进一步地，在贵金属颗粒7下面还设有贵金属膜，也即使贵金属薄膜设置在贵金属颗粒7与湿敏材料部5之间。在湿敏材料部5上设置贵金属膜后，再在贵金属膜上设置贵金属颗粒7，一方面有利于保证贵金属颗粒7在一个平面内，也就是不会过多地凸凹不平，另一方面有利于更多的光耦合进入贵金属颗粒7和贵金属层的复合体，使得共振波长处的透射系数更小，更进一步地减小半峰宽，提高湿度探测的灵敏度。更进一步地，裸露纤芯的贵金属部6一侧为平面。也就是在图1中，中间裸露纤芯的下表面、靠近贵金属颗粒7处被刨平，是一个平面。当裸露纤芯被刨平后，刨平后的平面与更多的贵金属颗粒7靠近，这有利于提高裸露纤芯与贵金属颗粒7的耦合。实施例3在实施例2的基础上，如图3所示，湿敏材料部5与第一支持部21和第二支持部22不接触。也就是说，在湿敏材料部5与第一支持部21间具有空隙；在湿敏材料部5与第二支持部22间也具有空隙。当湿敏材料部5吸湿膨胀时，湿敏材料部5不仅在竖直方向膨胀，也在水平方向膨胀。这不仅改变裸露纤芯与贵金属颗粒7之间的距离，而且改变了贵金属颗粒7之间的间距。优选地，贵金属颗粒之间的距离小于40纳米。贵金属颗粒7之间间距的变化改变了贵金属颗粒7的共振波长。所以，本实施例还明显地移动了贵金属颗粒7的共振波长。从另外一个维度体现湿度，提高了探测灵敏度。更进一步地，在平面上还设有金颗粒，也就是在裸露纤芯的平面上还设有金颗粒，这有利于增加裸露纤芯中的光到贵金属颗粒7之间本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低成本光纤湿度传感器，其特征在于，包括：光源、光探测器、基底、第一支持部、第二支持部、第一光纤、第二光纤、耦合部、湿敏材料部、贵金属部，所述第一支持部和所述第二支持部固定在所述基底上，所述湿敏材料部设置在所述第一支持部和所述第二支持部之间，所述第一光纤固定在所述第一支持部上，所述第二光纤固定在所述第二支持部上，所述耦合部为裸露纤芯，所述耦合部固定在所述第一光纤和所述第二光纤的端面间，所述贵金属部设置在所述湿敏材料部上，所述贵金属部与所述耦合部间设有间隙，所述第一光纤连接所述光源，所述第二光纤连接所述光探测器；使用时，所述湿敏材料部吸湿后膨胀，增加所述耦合部与所述贵金属部的耦合，从而改变光从所述第一光纤至所述第二光纤的透射特性，通过探测该透射特性实现环境湿度检测。/n

【技术特征摘要】
1.一种低成本光纤湿度传感器，其特征在于，包括：光源、光探测器、基底、第一支持部、第二支持部、第一光纤、第二光纤、耦合部、湿敏材料部、贵金属部，所述第一支持部和所述第二支持部固定在所述基底上，所述湿敏材料部设置在所述第一支持部和所述第二支持部之间，所述第一光纤固定在所述第一支持部上，所述第二光纤固定在所述第二支持部上，所述耦合部为裸露纤芯，所述耦合部固定在所述第一光纤和所述第二光纤的端面间，所述贵金属部设置在所述湿敏材料部上，所述贵金属部与所述耦合部间设有间隙，所述第一光纤连接所述光源，所述第二光纤连接所述光探测器；使用时，所述湿敏材料部吸湿后膨胀，增加所述耦合部与所述贵金属部的耦合，从而改变光从所述第一光纤至所述第二光纤的透射特性，通过探测该透射特性实现环境湿度检测。


2.如权利要求1所述的低成本湿度传感器，其特征在于：所述湿敏材料部为吸湿膨胀材料。


3.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：西安柯莱特信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61