[實用新型]一種光纖光柵濕度傳感器

有效

• 申請號: 201420529085.8
• 申請日: 2014-09-15
• 公開（公告）號: CN204064893U
• 公開（公告）日: 2014-12-31
• 發明（設計）人: 劉海強
• 申請（專利權）人: 西安科技大學
• 主分類號: G01N21/17
• 分類號: G01N21/17
• 代理公司: 西安創知專利事務所 61213
• 代理人: 譚文琰

技術領域

本實用新型涉及一種傳感器，尤其是涉及一種光纖光柵濕度傳感器。

背景技術

隨著科學技術的飛速發展，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，光纖傳感技術也獲得了全面的發展和廣泛的應用，這其中就包括光纖光柵用于傳感和測量的技術。眾所周知，光纖光柵可以對溫度、應力、應變、位移、加速度等進行精確的測量，而對環境濕度的測量則是一個最新發展起來的領域，同時面臨很多亟待解決的科學與工程難題。傳統的濕度傳感器是利用功能材料對環境水分的吸收，改變自身的電阻、電容等電學參量進行濕度檢測，而光纖光柵則是通過將環境中水分子含量的變化變為光波光學參量的變化來測量濕度，具有進行高精度測量的固有優勢。前人大量的研究工作表明，利用光纖光柵進行濕度測量的一般方法是在光纖光柵的表面涂覆多層類似聚酰亞胺的合成塑料材料，利用這種材料的吸濕膨脹特性拉動光纖光柵中應力、應變的改變，通過光纖光柵波長的漂移進行濕度檢測。這種方法的不足之處在于，為了保證吸濕材料的涂覆量，光纖光柵表面的聚酰亞胺經過多次涂覆后也只能在幾十微米厚度左右，當被測環境濕度變化10％時，波長漂移不到0.1納米。同時，由于光纖光柵長度的增加，使得采用這種方法做出的光纖光柵濕度傳感器缺失逐點檢測的能力。另一方面，這種濕度傳感器的不足之處就是沒能很好的解決光纖光柵的預應力加載問題。

實用新型內容

本實用新型的目的在于克服上述現有技術中的不足，提供一種光纖光柵濕度傳感器，其結構簡單，生產方便，能夠增大光纖光柵濕度傳感器中吸濕材料的體積，提高吸濕材料的吸濕面積，進而提高檢測精度，可以解決光纖光柵的預應力加載問題，從而實現對環境濕度的逐點檢測，裝置結構穩定性好，實用性強，便于推廣使用。

為實現上述目的，本實用新型采用的技術方案是：一種光纖光柵濕度傳感器，其特征在于：包括雙層柱殼和光纖光柵，所述雙層柱殼包括外殼、內殼和隔板，所述外殼和內殼均兩端開口，所述隔板固定在外殼內中部，所述隔板穿過內殼中部且將所述雙層柱殼分成相等的第一腔體和第二腔體，所述隔板與內殼固定連接，所述外殼的兩端均突出于內殼的兩端，所述外殼和內殼上均開有多個第一通孔，所述隔板的兩側中部均固定有彈簧固定臺，所述第一腔體和第二腔體內對稱設置有彈簧頂板，所述彈簧頂板由彈簧和頂板組成，所述彈簧設置在內殼內且能夠自由伸縮，所述頂板設置在內殼的端部且能夠沿著外殼的內壁滑動，所述彈簧的一端與彈簧固定臺連接，所述彈簧的另一端與頂板連接，所述頂板上開有多個第二通孔，所述外殼、內殼和頂板形成的空間內緊密填充有吸濕膨脹塊，所述頂板的中心開有第一過孔，所述隔板的中心開有第二過孔，所述光纖光柵依次穿過第一腔體內頂板的第一過孔、第二過孔和第二腔體內頂板的第一過孔且能夠在內殼內自由伸縮，所述光纖光柵與頂板固定連接。

上述的一種光纖光柵濕度傳感器，其特征在于：所述外殼的兩端設置有套帽，所述套帽上開有多個第二通孔，所述外殼的端部外側設置有外螺紋，所述套帽的內側設置有內螺紋，所述外螺紋與內螺紋配合。

上述的一種光纖光柵濕度傳感器，其特征在于：所述光纖光柵的橫截面形狀為圓形，所述第一過孔和第二過孔均為圓孔。

上述的一種光纖光柵濕度傳感器，其特征在于：所述第一過孔的直徑大于光纖光柵的直徑。

上述的一種光纖光柵濕度傳感器，其特征在于：所述第二過孔的直徑大于光纖光柵的直徑，所述光纖光柵與頂板的連接方式為焊接。

上述的一種光纖光柵濕度傳感器，其特征在于：所述吸濕膨脹塊為聚酰亞胺塊。

上述的一種光纖光柵濕度傳感器，其特征在于：所述外殼開孔部分的長度與內殼開孔部分的長度相等。

上述的一種光纖光柵濕度傳感器，其特征在于：多個第一通孔均勻設置，多個第二通孔均勻設置，多個第二通孔均勻設置。

上述的一種光纖光柵濕度傳感器，其特征在于：所述彈簧固定臺的形狀為圓環形。

上述的一種光纖光柵濕度傳感器，其特征在于：所述彈簧的外徑等于彈簧固定臺的內徑。

本實用新型與現有技術相比具有以下優點：

1、本實用新型采用兩個對稱分布的彈簧頂板的壓縮來對光纖光柵進行預應力的施加，有效解決了現有技術中光纖光柵預應力施加困難的問題；在吸濕膨脹塊吸濕膨脹時，采用兩塊彈簧頂板雙向牽拉光纖光柵，具有更高的牽拉效率，可進一步提高光纖光柵的內應力變化量及濕度檢測精度。

2、本實用新型雙層柱殼的外殼、內殼以及套帽和彈簧頂板的頂板均采用多孔結構設計，可最大限度地提高吸濕膨脹塊與環境空氣中水分子的接觸面積，提高了吸濕膨脹塊的吸濕效率，進而提高了檢測精度。