一種光纖光柵濕度傳感器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種光纖光柵濕度傳感器，包括雙層柱殼和光纖光柵，雙層柱殼包括外殼、內(nèi)殼和隔板，隔板固定在外殼內(nèi)中部，隔板穿過內(nèi)殼中部且將雙層柱殼分成相等的第一腔體和第二腔體，外殼和內(nèi)殼上均開有第一通孔，隔板兩側(cè)中部均固定有彈簧固定臺，第一腔體和第二腔體內(nèi)對稱設(shè)有彈簧頂板，彈簧頂板由彈簧和頂板組成，彈簧設(shè)置在內(nèi)殼內(nèi)，頂板設(shè)置在內(nèi)殼端部，彈簧兩端分別與彈簧固定臺和頂板連接，頂板上開有第二通孔，外殼、內(nèi)殼和頂板形成的空間內(nèi)緊密填充有吸濕膨脹塊，頂板中心開有第一過孔，隔板中心開有第二過孔，光纖光柵穿過第一過孔和第二過孔且與頂板固連。本實用新型檢測精度高，預(yù)應(yīng)力加載方便，可對環(huán)境濕度逐點檢測。
【專利說明】一種光纖光柵濕度傳感器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]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(shù)】
[0002]隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)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(shù)也獲得了全面的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用，這其中就包括光纖光柵用于傳感和測量的技術(shù)。眾所周知，光纖光柵可以對溫度、應(yīng)力、應(yīng)變、位移、加速度等進行精確的測量，而對環(huán)境濕度的測量則是一個最新發(fā)展起來的領(lǐng)域，同時面臨很多亟待解決的科學(xué)與工程難題。傳統(tǒng)的濕度傳感器是利用功能材料對環(huán)境水分的吸收，改變自身的電阻、電容等電學(xué)參量進行濕度檢測，而光纖光柵則是通過將環(huán)境中水分子含量的變化變?yōu)楣獠ü鈱W(xué)參量的變化來測量濕度，具有進行高精度測量的固有優(yōu)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(yīng)力、應(yīng)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(jīng)過多次涂覆后也只能在幾十微米厚度左右，當(dāng)被測環(huán)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(yù)應(yīng)力加載問題。
實用新型內(nèi)容
[0003]本實用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種光纖光柵濕度傳感器，其結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)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(yù)應(yīng)力加載問題，從而實現(xiàn)對環(huán)境濕度的逐點檢測，裝置結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好，實用性強，便于推廣使用。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術(shù)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(nèi)殼和隔板，所述外殼和內(nèi)殼均兩端開口，所述隔板固定在外殼內(nèi)中部，所述隔板穿過內(nèi)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(nèi)殼固定連接，所述外殼的兩端均突出于內(nèi)殼的兩端，所述外殼和內(nèi)殼上均開有多個第一通孔，所述隔板的兩側(cè)中部均固定有彈簧固定臺，所述第一腔體和第二腔體內(nèi)對稱設(shè)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(shè)置在內(nèi)殼內(nèi)且能夠自由伸縮，所述頂板設(shè)置在內(nèi)殼的端部且能夠沿著外殼的內(nèi)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(nèi)殼和頂板形成的空間內(nèi)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(nèi)頂板的第一過孔、第二過孔和第二腔體內(nèi)頂板的第一過孔且能夠在內(nèi)殼內(nèi)自由伸縮，所述光纖光柵與頂板固定連接。
[0005]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(shè)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(cè)設(shè)置有外螺紋，所述套帽的內(nèi)側(cè)設(shè)置有內(nèi)螺紋，所述外螺紋與內(nèi)螺紋配合。
[0006]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。
[0007]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。
[0008]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。
[0009]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。
[0010]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(nèi)殼開孔部分的長度相等。
[0011]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(shè)置，多個第二通孔均勻設(shè)置，多個第二通孔均勻設(shè)置。
[0012]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(huán)形。
[0013]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(nèi)徑。
[0014]本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點:
[0015]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(yù)應(yīng)力的施加，有效解決了現(xiàn)有技術(shù)中光纖光柵預(yù)應(yīng)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(nèi)應(yīng)力變化量及濕度檢測精度。
[0016]2、本實用新型雙層柱殼的外殼、內(nèi)殼以及套帽和彈簧頂板的頂板均采用多孔結(jié)構(gòu)設(shè)計，可最大限度地提高吸濕膨脹塊與環(huán)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，進而提聞了檢測精度。
[0017]3、本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，相對現(xiàn)有技術(shù)中整根光纖光柵的光纖光柵濕度傳感器而言尺寸較小，裝配方便，穩(wěn)定性高，并能實現(xiàn)對環(huán)境濕度的逐點檢測。
[0018]4、本實用新型制造簡單，裝配方便，性能穩(wěn)定。
[0019]綜上所述，本實用新型雙向牽拉結(jié)構(gòu)提高了檢測精度，能夠解決光纖光柵的預(yù)應(yīng)力加載問題和環(huán)境濕度的逐點檢測問題，同時結(jié)構(gòu)簡單、尺寸較小、裝配方便，便于推廣使用。
[0020]下面通過附圖和實施例，對本實用新型做進一步的詳細描述。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本實用新型的半剖視圖。
[0022]圖2為本實用新型雙層柱殼的半剖視圖。
[0023]圖3為本實用新型彈簧頂板的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖4為本實用新型套帽的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖5為本實用新型吸濕膨脹塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]附圖標記說明:
[0027]1-1—內(nèi)殼；1-2—夕卜殼；1-3—隔板；
[0028]1-4一彈簧固定臺；2-1—彈簧；2-2—頂板；
[0029]3—套帽；4一吸濕膨脹塊；5—光纖光柵；
[0030]6一第一通孔；7—第二通孔；8—第一過孔；
[0031]9一第二過孔；10—夕卜螺紋；11—內(nèi)螺紋；
[0032]12—第二通孔。

【具體實施方式】
[0033]如圖1至圖5所不，本實用新型包括雙層柱殼和光纖光柵5,所述雙層柱殼包括外殼1-2、內(nèi)殼1-1和隔板1-3,所述外殼1-2和內(nèi)殼1-1均兩端開口，所述隔板1-3固定在外殼1-2內(nèi)中部，所述隔板1-3穿過內(nèi)殼1-1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1-3與內(nèi)殼1-1固定連接，所述外殼1-2的兩端均突出于內(nèi)殼1-1的兩端，所述外殼1-2和內(nèi)殼1-1上均開有多個第一通孔6，所述隔板1-3的兩側(cè)中部均固定有彈簧固定臺1-4，所述第一腔體和第二腔體內(nèi)對稱設(shè)置有彈簧頂板，所述彈簧頂板由彈簧2-1和頂板2-2組成，所述彈簧2-1設(shè)置在內(nèi)殼1-1內(nèi)且能夠自由伸縮，所述頂板2-2設(shè)置在內(nèi)殼1-1的端部且能夠沿著外殼1-2的內(nèi)壁滑動，所述彈簧2-1的一端與彈簧固定臺1-4連接，所述彈簧2-1的另一端與頂板2-2連接，所述頂板2-2上開有多個第二通孔7，所述外殼1-2、內(nèi)殼1-1和頂板2-2形成的空間內(nèi)緊密填充有吸濕膨脹塊4，所述頂板2-2的中心開有第一過孔8，所述隔板1-3的中心開有第二過孔9，所述光纖光柵5依次穿過第一腔體內(nèi)頂板2-2的第一過孔8、第二過孔9和第二腔體內(nèi)頂板2-2的第一過孔8且能夠在內(nèi)殼
1-1內(nèi)自由伸縮，所述光纖光柵5與頂板2-2固定連接。
[0034]如圖1、圖2和圖4所示，所述外殼1-2的兩端設(shè)置有套帽3，所述套帽3上開有多個第二通孔12，所述外殼1-2的端部外側(cè)設(shè)置有外螺紋10，所述套帽3的內(nèi)側(cè)設(shè)置有內(nèi)螺紋11，所述外螺紋10與內(nèi)螺紋11配合。套帽3對濕度傳感器起保護作用，防止大量灰塵進入第一腔體和第二腔體以影響檢測精度，且環(huán)境中的水分子可通過第二通孔12進入吸濕膨脹塊4，提高吸濕膨脹塊的吸濕效率。
[0035]本實施例中，所述光纖光柵5的橫截面形狀為圓形，所述第一過孔8和第二過孔9均為圓孔。
[0036]本實施例中，所述第一過孔8的直徑大于光纖光柵5的直徑。
[0037]本實施例中,所述第二過孔9的直徑大于光纖光柵5的直徑,所述光纖光柵5與頂板2-2的連接方式為焊接，以確保連接可靠性。
[0038]本實施例中，所述吸濕膨脹塊4為聚酰亞胺塊。
[0039]本實施例中，所述外殼1-2開孔部分的長度與內(nèi)殼1-1開孔部分的長度相等，以確保頂板2-2能夠順利沿著外殼1-2的內(nèi)壁滑動。
[0040]如圖1所示，多個第一通孔6均勻設(shè)置，多個第二通孔7均勻設(shè)置，多個第二通孔12均勻設(shè)置，吸濕膨脹塊4吸濕均勻，進而提高了檢測精度。
[0041]如圖1所示，所述彈簧固定臺1-4的形狀為圓環(huán)形。
[0042]本實施例中，所述彈簧2-1的外徑等于彈簧固定臺1-4的內(nèi)徑，方便彈簧2-1與彈簧固定臺1-4的連接。
[0043]本實用新型的安裝使用過程為:在干燥空氣環(huán)境下，將吸濕膨脹材料(以聚酰亞胺為例來進行說明)填充于外殼1-2與內(nèi)殼1-1之間，固化后形成吸濕膨脹塊4(如圖5所示)，應(yīng)多次填充和固化使得吸濕材料盡量充滿外殼1-2與內(nèi)殼1-1之間；將光纖光柵5經(jīng)過表面金屬化處理后，穿過隔板1-3 —側(cè)的彈簧頂板的第二過孔9，并與該側(cè)彈簧頂板的頂板2-2固定連接；將該側(cè)彈簧頂板的彈簧2-1的一端卡接在對應(yīng)的彈簧固定臺1-4內(nèi)，光纖光柵5經(jīng)過第一過孔8后從隔板1-3另一側(cè)的彈簧頂板的第二過孔9穿出，微拉光纖光柵5使得彈簧頂板與頂板2-2與吸濕膨脹塊4均緊密接觸，并對光纖光柵5進行預(yù)應(yīng)力的加載后，將光纖光柵5與該側(cè)彈簧頂板的頂板2-2固定連接。環(huán)境中的水分子通過第一通孔6和第二通孔7進入吸濕膨脹塊4，吸濕膨脹塊4吸收水分后會膨脹，頂壓頂板2-2，拉動光纖光柵5,即兩個彈簧頂板雙向牽拉光纖光柵5使光纖光柵5內(nèi)部發(fā)生應(yīng)力變化,利用光纖光柵5的波長漂移進行環(huán)境濕度的檢測。
[0044]以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例，并非對本實用新型作任何限制，凡是根據(jù)本實用新型技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變換，均仍屬于本實用新型技術(shù)方案的保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一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(5),所述雙層柱殼包括外殼(1-2)、內(nèi)殼(1-1)和隔板(1-3),所述外殼(1-2)和內(nèi)殼(1-1)均兩端開口，所述隔板(1-3)固定在外殼(1-2)內(nèi)中部，所述隔板(1-3)穿過內(nèi)殼(1-1)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(1-3)與內(nèi)殼(1-1)固定連接，所述外殼(1-2)的兩端均突出于內(nèi)殼(1-1)的兩端，所述外殼(1-2)和內(nèi)殼(1-1)上均開有多個第一通孔￠)，所述隔板(1-3)的兩側(cè)中部均固定有彈簧固定臺(1-4)，所述第一腔體和第二腔體內(nèi)對稱設(shè)置有彈簧頂板，所述彈簧頂板由彈簧(2-1)和頂板(2-2)組成，所述彈簧(2-1)設(shè)置在內(nèi)殼(1-1)內(nèi)且能夠自由伸縮，所述頂板(2-2)設(shè)置在內(nèi)殼(1-1)的端部且能夠沿著外殼(1-2)的內(nèi)壁滑動，所述彈簧(2-1)的一端與彈簧固定臺(1-4)連接，所述彈簧(2-1)的另一端與頂板(2-2)連接，所述頂板(2-2)上開有多個第二通孔(7)，所述外殼(1-2)、內(nèi)殼(1-1)和頂板(2-2)形成的空間內(nèi)緊密填充有吸濕膨脹塊(4)，所述頂板(2-2)的中心開有第一過孔(8)，所述隔板(1-3)的中心開有第二過孔(9)，所述光纖光柵(5)依次穿過第一腔體內(nèi)頂板(2-2)的第一過孔(8)、第二過孔(9)和第二腔體內(nèi)頂板(2-2)的第一過孔⑶且能夠在內(nèi)殼(1-1)內(nèi)自由伸縮，所述光纖光柵(5)與頂板(2-2)固定連接。
2.按照權(quán)利要求1所述的一種光纖光柵濕度傳感器，其特征在于:所述外殼(1-2)的兩端設(shè)置有套帽(3)，所述套帽(3)上開有多個第二通孔(12)，所述外殼(1-2)的端部外側(cè)設(shè)置有外螺紋(10)，所述套帽(3)的內(nèi)側(cè)設(shè)置有內(nèi)螺紋(11)，所述外螺紋(10)與內(nèi)螺紋(11)配合。
3.按照權(quán)利要求1所述的一種光纖光柵濕度傳感器，其特征在于:所述光纖光柵(5)的橫截面形狀為圓形，所述第一過孔(8)和第二過孔(9)均為圓孔。
4.按照權(quán)利要求3所述的一種光纖光柵濕度傳感器，其特征在于:所述第一過孔(8)的直徑大于光纖光柵(5)的直徑。
5.按照權(quán)利要求3所述的一種光纖光柵濕度傳感器，其特征在于:所述第二過孔(9)的直徑大于光纖光柵(5)的直徑，所述光纖光柵(5)與頂板(2-2)的連接方式為焊接。
6.按照權(quán)利要求1所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(4)為聚酰亞胺塊。
7.按照權(quán)利要求1所述的一種光纖光柵濕度傳感器，其特征在于:所述外殼(1-2)開孔部分的長度與內(nèi)殼(1-1)開孔部分的長度相等。
8.按照權(quán)利要求2所述的一種光纖光柵濕度傳感器，其特征在于:多個第一通孔(6)均勻設(shè)置，多個第二通孔(7)均勻設(shè)置，多個第二通孔(12)均勻設(shè)置。
9.按照權(quán)利要求1所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(1-4)的形狀為圓環(huán)形。
10.按照權(quán)利要求9所述的一種光纖光柵濕度傳感器，其特征在于:所述彈簧(2-1)的外徑等于彈簧固定臺(1-4)的內(nèi)徑。
【文檔編號】G01N21/17GK204064893SQ201420529085
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年9月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月15日
【發(fā)明者】劉海強 申請人:西安科技大學(xué)