[實用新型]采用光纖光柵傳感器的干濕法溫濕度傳感探頭

有效

• 申請號: 201620799036.5
• 申請日: 2016-07-26
• 公開（公告）號: CN206192392U
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發明（設計）人: 吳苗成;宛立君;李麗丹
• 申請（專利權）人: 吳苗成;宛立君;李麗丹;杭州棱光科技有限公司
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1、技術領域：

環境參數監測技術領域

2、背景技術：

目前國內外各公司生產的溫濕度傳感探頭主要包括以水銀溫度計組成的干濕球溫濕度探頭、濕敏電阻式溫濕度探頭、濕敏電容式溫濕度探頭等通用產品，尚未有采用光纖光柵傳感器和干濕法相結合的溫濕度探頭。干濕球溫濕度探頭技術較為成熟，主要采用干、濕兩個水銀溫度計組成干濕度表，以查表法測得空氣中的相對濕度值，這種類型的溫濕度計成本低，性能穩定。但該溫濕度計只能每個探頭獨立使用，并且只能依靠人工完成數據讀取及記錄，使用中便利性差、人工成本高，更無法做到多傳感探頭組網使用、溫濕度數據遠程傳輸等功能，不具備智能化使用的條件。而電阻式、電容式溫濕度傳感探頭是通過溫敏、濕敏電子元器件感知溫度和濕度數據，其使用過程中需要供電，數據傳輸也需要電源及相關電纜進行輔助，無法做到傳感端無源化，且電子器件對使用環境比較敏感，長時間使用容易老化，產生精度的下降。采用光纖光柵傳感器作為溫度和濕度敏感元件，再利用干濕法組成溫度和相對濕度傳感探頭，可以做到敏感元件全光纖化，探頭性能穩定、使用壽命長，利用光纖傳輸數據，可實現傳感數據的長距離傳輸，因此該探頭具備適合傳感數據遠距離傳輸、探頭使用壽命長、性能穩定、抗電磁干擾強等天然優勢。

3、實用新型內容：

采用光纖光柵傳感器的干濕法溫濕度傳感探頭的目的在于：

1)采用光纖光柵傳感器的干濕法溫濕度傳感探頭利用以刻蝕在光纖上的光柵為敏感元件的光纖光柵溫度、濕度傳感器組成傳感探頭，可以實現無源化、全光化的傳感終端。該探頭在電磁敏感場合使用具有安全可靠的優勢。

2)利用光纖光柵溫度傳感器的波長區分特性可以實現波分復用功能，多個溫濕度傳感探頭所用光纖光柵的中心波長不同，可串聯在同一根光纖上實現波分復用。

3)探頭內集成兩只相同規格經溫敏封裝的光纖光柵溫度傳感器，一只光纖光柵溫度傳感器作為干端傳感器置于空氣中用于測量環境溫度值，另一只光纖光柵溫度傳感器置于探頭的濕敏引流線中完成濕敏封裝作為濕度傳感器，當環境相對濕度發生變化時，溫度傳感器測得的溫度值與濕度傳感器測得的溫度值產生溫差，該溫差大小與空氣中相對濕度成比例關系，通過對該比例關系的換算可以得到環境中的相對濕度值。

4)光纖光柵溫濕度傳感探頭所感測到的溫濕度信息以其中心波長的變化來體現，該波長變化可轉化為遠端光源輸入到探頭的激光的波長變化，通過傳輸光纖可將攜帶溫濕度信息的激光遠距離回傳至遠端信號處理設備進行溫濕度數據解算。

4、附圖說明：

圖1是上述的采用光纖光柵傳感器的干濕法溫濕度傳感探頭的工作原理圖。

5、具體實施方式：

圖1示出了采用光纖光柵傳感器的干濕法溫濕度傳感探頭的工作原理圖。探頭主要由固定底板(1)、水箱(2)、外護罩(3)、濕度引流線(4)、光纖光柵溫度傳感器(5)、光纖光柵濕度傳感器(6)、尾纜(7)等部分組成。光纖光柵溫度傳感器(5)固定在底板左右任意一側，光纖光柵濕度傳感器(6)外被覆濕度引流線(4)并固定在另一側，濕度引流線(4)末端插入水箱(2)，光纖光柵溫度傳感器(5)與光纖光柵濕度傳感器(6)之間用光纖連接，兩者的輸入輸出光纖從尾纜(7)中間的孔引出，外護罩(3)扣在固定底板(1)外側對溫濕度傳感器及光纖進行保護。

光纖光柵封裝在溫敏結構體中構成光纖光柵溫度傳感器，置于環境中測量空氣中的溫度值。同樣的光纖光柵溫度傳感器外被覆濕度引流線構成濕度傳感器，濕度引流線下端插入水箱內，水箱內的水由于虹吸現象會將濕度傳感器被覆的引流線浸潤。由于引流線浸潤造成的水分揮發會使光纖光柵濕度傳感器所測量的溫度值與光纖光柵溫度傳感器溫度值T之間產生差值ΔT，該ΔT與環境相對濕度成比例關系，通過干濕對比算法可解算出被測環境相對濕度值。