基于保偏光纤环镜的湿度传感器开题报告

1. 研究目的与意义

湿度是一个重要的物理量，航空航天、发电变电、纺织、食品、医药、仓储、农业等行业对湿度的要求都非常严格，对湿度参量进行有效实时监测和控制，是正常生产的前提。湿度传感器的种类很多，按所用湿敏材料可分为电解质湿度传感器、半导体陶瓷湿度传感器以及有机高分子聚合物湿度传感器；按测量原理可分为电阻式湿度传感器、电容式湿度传感器和光电式湿度传感器。理想的湿度传感器可在较宽的温度和湿度范围内使用;测量精度高，寿命长，稳定性好，响应速度快，湿滞回差小；灵敏度高，线性好，温度系数小;制造工艺简单，体积小；抗腐蚀，耐高低温等。

目前，低温条件下(通常指100℃以下)的湿度测量已经相当成熟，但高温环境下的湿度测量，在测量范围、测量精度、响应时间、组件使用寿命等方面却不尽人意。此外，在恶劣条件下，如气流速度、温度、湿度变化非常剧烈以及有严重污染的工业气体，会使湿度测量精度大大降低。为了适应上述要求，光纤式湿度传感器等各种新型湿度传感器迅速发展起来。光纤传感器比传统传感器具有很多优势，比如耐腐蚀性好、测度广、微型化、并且能够在恶劣的环镜下使用。随着时代以及科学技术的进步，光纤的类型也获得了进一步的发展，从一开始的单模光纤、多模光纤，逐渐演化变到了现在的塑料光纤、红外光纤、去敏光纤、增敏光纤、光晶体光纤，双层纤芯光纤等诸多多种类，并且在桥梁建造、国家安全，医院仪器，航空航天，生产生活等诸多方面得到了广泛的运用。但是，目前光纤传感器还有很多不完善的地方。第一，空气中的粉尘会降低光纤传感器的灵敏度，测量湿度的会很麻烦；其次，湿度不能够直接被测量出来，而是只能通过相关化学和物理定律来得到与湿度相关的数据。现如今，随着湿度传感器在不断的进步与发展，从一开始最简单的结构，最微小的测量范围，慢慢的发展为结构很紧凑、无损耗并且可以测量很多数据的光纤传感器。对于这次的测试，我一方面从相关的概念理解以及通过阅读文献所积累的理论知识，同时在另一方面通过做测试的方法，来更好的了解用光纤来制作传感器的原理和优势所在，更好的探索这类传感器的潜力所在。

保偏光纤（pmf）的特点在于在线性偏振光在其传输过程中能够维持比较好的能力，而且它有一个独特的优点，它能与一般的单模光纤通过光纤熔接器比较不错的连接起来，因此具有很不错的相容性，所以pmf才能够越来越广泛应用于的日常生活，pmf是一种很有特点的光纤，并且比较特殊。随着时代不断地向前发展，光纤传感器也可以越来越能够运用在的生活中，这是它实用化的体现，另外，这种传感器也有很大的商业价值，可以创造很多财富，这是其商业化的体现，同时，光纤偏振器和调制器等以保偏光纤的干涉型光纤传感器也会随着科学技术的快速发展，对pmf的需要也与日俱增。

2. 研究内容和预期目标

2.1主要内容：

1）、掌握应用光纤环镜湿度传感器的基本原理

2）、制作一种基于保偏光纤环镜的湿度传感器

3. 研究的方法与步骤

3.1研究方法：

1﹞、阅读大量文献，丰富理论知识。

2﹞、使用matlab进行数值仿真

4. 参考文献

【1】周怡妃等，基于pi湿敏薄膜的分布式光纤bragg光栅湿度传感器，光电子激光，2011(11）；

【2】张向东等，光纤光栅型温湿度传感器的设计与实现，光子学报，2003，32(10):1166-1169；

【3】沙占友等，湿度传感器的发展趋势，电子技术应用，2003（7）；

5. 计划与进度安排

1、3月2日～4月5日查阅文献，收集资料，完成开题报告；

2、4月6日～4月26日学习光纤环镜及光纤传感器理论，提出设计方案并进行仿真实验；

3、4月27日～5月24日完成设计，记录数据并进行性能分析；