專利名稱：光纖濕度傳感器敏感膜的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光纖傳感濕度監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域中的一種傳感器濕度敏感器件的制備工藝方法，特別是一種光纖濕度傳感器敏感膜的制備方法。
背景技術(shù)：
光纖傳感技術(shù)是隨著光纖通信技術(shù)的發(fā)展而形成的一個(gè)新的分支。它具有體積小、重量輕、形狀靈活、抗電磁干擾，對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性好；屬于非接觸、非破壞性測(cè)量。光纖傳感技術(shù)可應(yīng)用于易燃、易爆、空間狹窄及腐蝕性氣體、液體環(huán)境以及射線污染環(huán)境下的檢測(cè)，它是現(xiàn)有機(jī)械、電磁、電子等方法所無(wú)法實(shí)現(xiàn)或無(wú)法比擬的檢測(cè)技術(shù)。傳統(tǒng)的電阻式和電容式濕度傳感器是通過變送器以電壓或電流的方式連接到采集器來(lái)檢測(cè)濕度的，因此響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)、穩(wěn)定性差，而且基體體積大，不適用于微環(huán)境和遠(yuǎn)距離的在線檢測(cè)，更難適應(yīng)在惡劣環(huán)境中的應(yīng)用。光纖濕度傳感技術(shù)充分利用光纖傳感技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，將相對(duì)濕度的微細(xì)變化通過光學(xué)信號(hào)的改變表現(xiàn)出來(lái)。目前，該技術(shù)的關(guān)鍵點(diǎn)是在光纖表面修飾濕度敏感膜，敏感膜的修飾方法一般采用濕敏型高分子材料通過交聯(lián)成膜的方法固定在光纖纖芯表面。
光纖濕度傳感技術(shù)的關(guān)鍵是研究光纖纖芯表面濕度敏感膜的制備方法，由于可選擇的濕敏性高分子材料種類有限，檢測(cè)范圍又與高分子材料的特性有關(guān)，因此濕度敏感膜的選取具有一定的難度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點(diǎn)，尋求設(shè)計(jì)制備一種利用光纖載體的結(jié)構(gòu)特征經(jīng)過化學(xué)和物理處理方法制備光纖濕度傳感器敏感膜，該敏感膜可以用于遠(yuǎn)程檢測(cè)濕度。本發(fā)明以常見高分子材料為載體，采用物理包埋的方法將小分子濕敏指示劑固定在光纖纖芯表面，所制備的濕度敏感膜對(duì)相對(duì)濕度的變化具有良好的響應(yīng)特性。
光纖pH傳感器敏感膜的制備方法，步驟如下1.取市售通訊光纖30-50cm，內(nèi)外芯徑尺寸為62.5/125μm，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)為纖芯外制有包層，包層外有涂敷層，涂敷層外制有護(hù)套。
2.用刀片分別切去光纖護(hù)套和涂敷層，切去長(zhǎng)度為2-6cm。
3.將裸露的包層和纖芯部分用5％-40％氫氟酸腐蝕，以去除包層。方法是在氫氟酸溶液中腐蝕光纖，用螺旋測(cè)微儀(0-25mm量程，分辨率為0.01mm)不斷監(jiān)測(cè)纖芯直徑，直到達(dá)到50-60μm為止，腐蝕時(shí)間為30分鐘至330分鐘。
4.光纖的纖芯是由石英材料制成的，腐蝕后的纖芯用20％-55％的硝酸活化10-60分鐘，使纖芯表面形成活化的羥基。
5.采用物理包埋的方法，以聚甲基丙烯酸甲酯為載體，將濕度敏感染料苯酚紅固定在光纖纖芯表面。方法是將5mg聚甲基丙烯酸甲酯和10mg苯酚紅加入到1，4-二氧六環(huán)中，然后置于20～80℃的水浴中攪拌60分鐘，待完全溶解后，冷卻至室溫，將去掉包層并經(jīng)活化的光纖浸漬于溶液中30分鐘，使其在光纖表面成膜，在浸漬成膜過程中來(lái)回拖動(dòng)光纖，保證膜的均勻性。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有多方面的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，首先將帶有濕度敏感膜的光纖放在可調(diào)濕度的密閉容器中，記錄相對(duì)濕度變化過程中光輸出功率的變化，光輸出功率隨著相對(duì)濕度的增加而逐漸增大，在相對(duì)濕度從25％到90％的過程中，光輸出功率由7.13μW變?yōu)?.19μW，其變化趨勢(shì)基本與相對(duì)濕度的變化呈線性關(guān)系。其次將帶有濕度敏感膜的光纖放在可調(diào)濕度的密閉容器中，記錄相對(duì)濕度從43％逐漸增加到93％，然后再逐漸降到43％過程中，光輸出功率的變化情況，當(dāng)相對(duì)濕度從43％逐漸增加到93％，然后再逐漸降到43％的過程中，正反兩條曲線的變化情況基本重合，這說明該方法制備的光纖濕度傳感器具有較好的可逆性。該方法原理可靠，工藝步驟簡(jiǎn)便，操作制備容易，產(chǎn)品穩(wěn)定性好，使用壽命長(zhǎng)。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的具體實(shí)施過程和方法可以由下列實(shí)施例進(jìn)一步說明。
實(shí)施例1.取市售通訊光纖40cm，內(nèi)外芯徑尺寸為62.5/125μm；2.用刀片切去光纖護(hù)套和涂敷層，切去長(zhǎng)度為4cm；3.將裸露的包層和纖芯部分用15％氫氟酸腐蝕，以去除包層。方法是在氫氟酸溶液中腐蝕光纖，用螺旋測(cè)微儀(0-25mm量程，分辨率為0.01mm)不斷監(jiān)測(cè)纖芯直徑，直到達(dá)到60μm為止，腐蝕時(shí)間為4小時(shí)。
4.光纖的纖芯是由石英材料制成的，腐蝕后的纖芯用5％的硝酸活化5min，使纖芯表面形成活化的羥基。
5.將5mg聚甲基丙烯酸甲酯和10mg苯酚紅加入到1，4-二氧六環(huán)中，然后置于80℃的水浴中攪拌60分鐘，待完全溶解后，冷卻至室溫，將去掉包層并經(jīng)活化的光纖浸漬于溶液中30分鐘，使其在光纖表面成膜，在浸漬成膜過程中來(lái)回拖動(dòng)光纖，保證膜的均勻性。
所制備的濕度傳感器敏感膜經(jīng)實(shí)地使用和技術(shù)參數(shù)測(cè)試均符合設(shè)計(jì)要求。
權(quán)利要求
1.一種光纖濕度傳感器敏感膜的制備方法，其特征在于先選取內(nèi)外芯徑為62.5/125μm的市售光纖30-50cm，在其一端切去長(zhǎng)度為2-6cm的護(hù)套和涂敷層；再用氫氟酸腐蝕去除包層；腐蝕后的纖芯用20％-55％的硝酸活化10-60分鐘，使纖芯表面形成活化的羥基；然后采用物理包埋方法，以聚甲基丙烯酸甲酯為載體，將濕度敏感染料苯酚紅固定在光纖纖芯表面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖濕度傳感器敏感膜的制備方法，其特征在于去除包層在氫氟酸溶液中腐蝕光纖，用螺旋測(cè)微儀不斷監(jiān)測(cè)纖芯直徑，直至其達(dá)到50-60μm為止，腐蝕時(shí)間為30分鐘至330分鐘。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖濕度傳感器敏感膜的制備方法，其特征在于將濕度敏感染料苯酚紅固定在光纖纖芯表面，方法是將5mg聚甲基丙烯酸甲酯和10mg苯酚紅加入到1，4-二氧六環(huán)中，然后置于20～80℃的水浴中攪拌60分鐘，待完全溶解后，冷卻至室溫，將去掉包層并經(jīng)活化的光纖浸漬于溶液中30分鐘，使其在光纖表面成膜，在浸漬成膜過程中來(lái)回拖動(dòng)光纖，保證膜的均勻性。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種光纖傳感濕度值監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域中的光纖濕度傳感器敏感膜的制備方法，先選取內(nèi)外芯徑為62.5/125μm的市售光纖30－50cm，在其一端切去長(zhǎng)度為2－6cm的護(hù)套和涂敷層；再用氫氟酸腐蝕去除包層；腐蝕后的纖芯用20％－55％的硝酸活化10－60分鐘，使纖芯表面形成活化的羥基；然后采用物理包埋方法，以聚甲基丙烯酸甲酯為載體，將濕度敏感染料苯酚紅固定在光纖纖芯表面，該方法工藝步驟簡(jiǎn)單，原理可靠，操作靈便，所制備的器件穩(wěn)定性好，使用壽命長(zhǎng)，可以用于遠(yuǎn)程測(cè)試深埋處的腐蝕場(chǎng)合的酸堿度。
文檔編號(hào)G01N21/00GK1908634SQ200610068519
公開日2007年2月7日 申請(qǐng)日期2006年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月17日
發(fā)明者董颯英, 程文華 申請(qǐng)人:中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七二五研究所