光纖光柵濕度傳感器的應(yīng)用和特點

現(xiàn)在在測量的領(lǐng)域，溫度和濕度的監(jiān)測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)的進步以及工業(yè)化需求，對溫濕度傳感器在環(huán)境適應(yīng)性，測量精度、測量范圍等方面提出了越來越高的要求。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、信號便于處理等優(yōu)點，在市場上仍處于主導(dǎo)地位。但是電學(xué)式傳感器有一些問題也不容忽視，比如存在互換性差和長期穩(wěn)定性不足等缺點，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，人們對自然界物理參量精確測量的需求也越來越緊迫。在此過程中，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量的技術(shù)。眾所周知，光纖光柵可以對溫度、應(yīng)力、應(yīng)變、位移、加速度等進行精確的測量，而對環(huán)境濕度的測量則是一個最新發(fā)展起來的領(lǐng)域，同時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環(huán)境水分的吸收，改變自身的電阻、電容等電學(xué)參量進行濕度檢測，而光纖光柵則是通過將環(huán)境中水分子含量的變化變?yōu)楣獠ü鈱W(xué)參量的變化來測量濕度，具有進行高精度測量的固有優(yōu)勢。

在航空航天、電工電力、軍事及氣象、制藥與煙草等領(lǐng)域，對環(huán)境濕度的監(jiān)測是非常必要的，因此提升濕度監(jiān)測儀器的性能，確保滿足不同檢測環(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、氣象探測以及食品存儲等。在這些領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)對濕度的快速、準(zhǔn)確的測量具有重要意義。市場上成熟的電學(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量精度高、響應(yīng)速度快等優(yōu)點，但長期穩(wěn)定性及互換性較差，并且在某些特殊應(yīng)用場合(例如強電磁環(huán)境、油氣檢測環(huán)境)中會失效，甚至引發(fā)安全事故，因此，在一些易燃易爆的場合需要一種無源檢測的濕度傳感器。

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

光纖傳感器是一種無源傳感器，不易受到電磁信號的干擾，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)域進行遠(yuǎn)距離組網(wǎng)監(jiān)測。

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、動態(tài)范圍大等優(yōu)點，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)實現(xiàn)實時、在線、分布式傳感。由于光纖光柵本身對于濕度不敏感，需要通過與濕敏材料共同作用來組成濕敏元件。