摘要
湿度测量在生产生活的各个领域中扮演着重要角色。光纤湿度传感器相比传统湿度传感器具有精度高、易于集成、抗电磁干扰等优点，受到研究人员的广泛关注。光纤法布里-珀罗干涉仪(Fabry-PerotInterferometer，FPI)尺寸小、结构简单、测量灵活，是应用最广泛的一种光纤干涉仪。本论文基于光纤法布里-珀罗（F-P）干涉原理研究了几种新型结构的光纤湿度传感器，并围绕着增大灵敏度与实现复用开展实验，主要研究内容如下： 1.研究了一种啁啾光纤光栅法布里-珀罗干涉仪（CFBG-FPI），详细介绍了啁啾光纤光栅的制备方法，并成功制备了CFBG-FPI。该F-P干涉结构由两段相同啁啾光纤光栅级联构成，所制备的啁啾光纤光栅栅区长度为8mm，F-P腔的腔长为1mm。 2.研究了一种基于CFBG-FPI的光纤湿度传感器。该传感器采用制备成功的CFBG-FPI结构，并结合羧甲基纤维素钠（CMC-Na）的湿度敏感膜制成。试验结果表明，在20%RH-80%RH的湿度环境中，其灵敏度达0.1043dB/%RH，R2=0.9767，具有良好的线性响应，同时具有稳定的可重复性，而且其温度传感性能良好。通过将该湿度传感器与光纤布拉格光栅（FBG）相结合，实现了温度与湿度双参数的精确测量。改进后的传感器的温度灵敏度达0.012nm/℃，R2=0.9767，具有稳定的温度响应。改进后的传感器可适用的环境范围更广，能在更复杂的工作环境中实现精确测量。 3.研究了一种新型的基于光子晶体光纤（PCF）传感器，该传感器是将一段150μm的光子晶体光纤腐蚀后，不坍塌熔接在两段单模光纤（SMF）之间制成的。为了探究PCF能否应用于新型的温度不敏感的湿度传感器，研究了PCF的温度敏感极限。实验结果表明，在25℃-100℃范围内，该PCF传感器透射光谱对温度的灵敏度极限为29.0pm/℃，R2=0.9952。
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