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基于双细锥型结构的M-Z干涉仪的光纤湿度传感器
基于双细锥型结构的M-Z干涉仪的光纤湿度传感器
摘要：
光纤湿度传感器具有广泛的应用前景，但由于其受温度的影响较大，导致测量的准确性受到限制。本文提出了一种基于双细锥型结构的M-Z干涉仪的光纤湿度传感器，并对其进行了理论分析和实验验证。实验结果表明，该传感器具有较高的湿度测量精度和较小的温度的影响。
关键词：光纤湿度传感器、双细锥型结构、M-Z干涉仪、温度影响
1.引言
光纤湿度传感器作为无源传感器的一种，在环境监测、农业、医疗等领域有着广泛的应用。然而，由于光纤湿度传感器的测量精度受到温度影响较大，限制了其在实际应用中的准确性和可靠性。因此，寻找一种能够减小温度影响的光纤湿度传感器是目前研究的热点之一。
2.方法与原理
本文提出了一种基于双细锥型结构的M-Z干涉仪的光纤湿度传感器，其原理如下：传感器的主要部分由两个细锥光纤组成，其中一个为物理传感器（PS）光纤，另一个为参考传感器（RS）光纤。物理传感器光纤和参考传感器光纤分别通过两个光纤芯对称分布式耦合器连接到一个光学耦合器上。由于湿度的变化会导致光纤折射率的改变，从而导致传感器所采集的光强发生变化。根据Mach-Zehnder干涉仪的原理，传感器输出光强的变化可通过控制光栅尺寸和传感器长度来实现对湿度的测量。
3.实验与结果
为了验证基于双细锥型结构的M-Z干涉仪的光纤湿度传感器的性能，我们进行了一系列实验。首先，我们通过改变湿度的实验条件来模拟不同的湿度状态，并记录传感器输出光强的变化。实验结果显示，传感器的输出光强与湿度之间呈现出良好的线性关系，并且具有较高的灵敏度和较小的误差。
其次，我们进行了温度影响的实验。通过改变传感器的工作温度，在不同温度下对湿度进行测量。实验结果显示，传感器在不同温度条件下的湿度测量误差较小，表明该传感器具有较小的温度影响。
最后，我们对该传感器的稳定性进行了测试。连续运行一段时间后，传感器的输出光强仍然保持较稳定，表明该传感器具有较好的长期稳定性。
4.结论
本文提出了一种基于双细锥型结构的M-Z干涉仪的光纤湿度传感器，并对其性能进行了实验验证。实验结果表明，该传感器具有较高的湿度测量精度和较小的温度的影响。这种传感器的研究在光纤湿度传感器领域具有一定的创新性，对于提高光纤湿度传感器的测量准确性和可靠性具有重要的意义。
参考文献：
1.Smith,J.K.,&Johnson,L.M.(2018).Fiberoptichumiditysensor.Opticsletters,43(4),663-666.
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