基于多孔薄膜的F-P型光纖相對濕度傳感器研究.pdf

1、相比于傳統(tǒng)濕度傳感器，光纖濕度傳感器具有結(jié)構(gòu)緊湊、制備簡單、濕敏性好、響應(yīng)速度快、重復(fù)性良好和抗電磁干擾等許多優(yōu)勢。本課題將功能薄膜材料與光纖傳感相結(jié)合，通過物理氣相沉積法將濕敏薄膜沉積在光纖平整端面上，利用介質(zhì)薄膜的干涉原理和微小孔隙的濕敏特性，制備了一種基于多孔薄膜的法布里-珀羅（Fabry-Perot）干涉型光纖相對濕度傳感器。本文的主要研究工作如下：
　?。?）分析課題研究背景：濕度傳感研究的意義，濕度及相對濕度的定義，光

2、纖濕度傳感器的分類，國內(nèi)外光纖濕度傳感器的研究進(jìn)展，以及本文所采用的實(shí)驗(yàn)方案。
　?。?）干涉型光纖濕度傳感器的原理分析和數(shù)值模擬：分析濕敏薄膜的傳感機(jī)理和薄膜干涉?zhèn)鬏數(shù)幕纠碚摚瑢?F-P干涉儀進(jìn)行矩陣運(yùn)算，模擬了確定孔隙分布、孔隙率和孔徑大小的介質(zhì)薄膜在不同濕度環(huán)境下所表現(xiàn)出的干涉譜，用來估算傳感器的響應(yīng)性能，為膜系的設(shè)計(jì)和傳感器的制備工藝改進(jìn)提供理論依據(jù)。
　?。?）多層光學(xué)薄膜的膜系設(shè)計(jì)、制備和測試：介紹濕敏薄膜的膜

3、系設(shè)計(jì)方案，比較彼此優(yōu)劣；介紹光學(xué)薄膜常用的制備方法，本課題中使用的制備方法，設(shè)備和制備工藝，以及制備出來的濕敏薄膜的測試。
　?。?）基于 TiO2/SiO2/TiO2膜系的多孔薄膜 F-P型光纖相對濕度傳感器實(shí)驗(yàn)研究：介紹了傳感器的制備方法和實(shí)驗(yàn)方法，實(shí)驗(yàn)研究了不同制備工藝的傳感器在不同相對濕度下的響應(yīng)特性。測試了最佳工藝下制備的傳感器的濕度響應(yīng)特性、重復(fù)性、響應(yīng)時(shí)間、溫度串?dāng)_，最后，重點(diǎn)研究了薄膜形貌、濕度敏感性和熱處理對傳