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光纤光栅湿度传感器的应用和特点

现在在测量的领域,温度和湿度的监测在各种不同的地方都必须有很大的比例地位,随着科学技术的进步以及工业化需求,对温湿度传感器在环境适应性,测量精度、测量范围等方面提出了越来越高的要求。现在情况是电学式温湿度传感器以其低成本、响应速度快、信号便于处理等优点,在市场上仍处于主导地位。但是电学式传感器有一些问题也不容忽视,比如存在互换性差和长期稳定性不足等缺点,且不适合应用于电工电力、石油化工等存在易燃易爆恶劣环境的领域。

湿度传感器

随着科学技术的飞速发展,人们对自然界物理参量精确测量的需求也越来越紧迫。在此过程中,光纤传感技术也获得了全面的发展和广泛的应用,这其中就包括光纤光栅用于传感和测量的技术。众所周知,光纤光栅可以对温度、应力、应变、位移、加速度等进行精确的测量,而对环境湿度的测量则是一个最新发展起来的领域,同时面临很多亟待解决的科学与工程难题。传统的湿度传感器是利用功能材料对环境水分的吸取,改变自身的电阻、电容等电学参量进行湿度检测,而光纤光栅则是通过将环境中水分子含量的变化变为光波光学参量的变化来测量湿度,具有进行高精度测量的固有优势。

在航空航天、电工电力、军事及气象、制药与烟草等领域,对环境湿度的监测是非常必要的,因此提升湿度监测仪器的性能,确保满足不同检测环境需求具有重要意义。传统的湿度传感器种类包括毛发式、干湿球式,以及电容式、电阻式等湿度传感器。这些类型的湿度传感器易受电磁、油气等恶劣环境的干扰,稳定性较差,应用范围有限。湿度传感器被广泛地应用于众多领域,如工业控制、医药生产、农业种植、气象探测以及食品存储等。在这些领域实现对湿度的快速、准确的测量具有重要意义。市场上成熟的电学式湿度传感器产品,如电阻式湿度传感器和电容式湿度传感器具有测量精度高、响应速度快等优点,但长期稳定性及互换性较差,并且在某些特殊应用场合(例如强电磁环境、油气检测环境)中会失效,甚至引发安全事故,因此,在一些易燃易爆的场合需要一种无源检测的湿度传感器。

电气传感器已经广泛的应用在各种测试测量设备中,但是它具有非常多的局限性,如传输损耗、易受干扰、无法在恶劣环境中得到应用等。近年来随着光电子学的发展,光信号由于它的抗干扰性和低损耗性能,已经逐渐替代电信号应用于传感器。

光纤传感器是一种无源传感器,不易受到电磁信号的干扰,本质安全(即阻燃、防爆),可适应电工电力、化工制药等易燃易爆环境。并且光纤传感器体积小,质量轻,更容易置入空间狭小的区域进行远距离组网监测。

比较常用的光纤湿度传感器是光纤光栅湿度传感器,光纤光栅式温湿度传感器是随着光纤通讯技术发展起来的一种新型温湿度传感器,与传统电学式温湿度传感器相比,具有抗电磁干扰,电绝缘性好、动态范围大等优点,并且传感部分质量轻,体积小,结构和几何形状多样化,易于复用组网实现实时、在线、分布式传感。由于光纤光栅本身对于湿度不敏感,需要通过与湿敏材料共同作用来组成湿敏元件。

光纤联系

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