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壳聚糖/聚乙烯醇/纳米碳粉复合物涂覆光纤布拉格光栅湿度传感器

陈鹏宇 Chen Pengyu、钟年丙 Zhong Nianbing、何雪丰 He Xuefeng、解泉华 Xie Quanhua、万波 Wan Bo、贺媛媛 He Yuanyuan、吴磊 Wu Lei、刘洋 Liu Yang

2024Acta Optica SinicaChemistry被引 3开放获取

摘要

为了实现相对湿度高灵敏、快速、准确的检测，本文提出了一种基于壳聚糖/聚乙烯醇/纳米碳粉复合物涂敷的光纤布拉格光栅湿度传感器。建立了传感器检测相对湿度的理论模型。实验研究了湿度敏感（简称湿敏）膜成分与厚度、温度及光辐射对传感器性能的影响。研究表明，当壳聚糖与聚乙烯醇中纳米碳粉掺杂的质量分数为10%、湿敏膜厚度为185 μm时，相对湿度在20%RH~90%RH（相对湿度单位）范围内传感器灵敏度达到57.7 pm/（%RH），响应时间为420 s，恢复时间为540 s。将传感器封装在黑色聚四氟乙烯毛细管内，且通过引入温度补偿光纤布拉格光栅（FBG-T）的方法对温度进行解耦后，在温度为5~65 ℃、光辐射波长为220~1200 nm、光辐射强度为50 mW/cm2时，传感器测量结果可免疫温度和光辐射的影响，测量结果准确性高、重复性好，且最大相对误差小于5.8%。

引用本文（GB/T 7714）

DOI：https://doi.org/10.3788/aos231567