基于光纖布拉格光柵的活塞式濕度傳感結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于濕度傳感技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于光纖布拉格光柵的活塞式濕度傳感結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]濕度傳感器是一種能感受氣體中水蒸氣含量，并轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的傳感器。目前大多數(shù)濕度傳感器是采用濕敏元件作為傳感結(jié)構(gòu)，主要分為電阻式、電容式兩大類，濕敏電阻的特點(diǎn)是在基片上覆蓋一層用感濕材料制成的膜，當(dāng)空氣中的水蒸氣吸附在感濕膜上時(shí)，元件的電阻率和電阻值都發(fā)生變化，利用這一特性即可測(cè)量濕度。濕敏電阻的種類很多，例如金屬氧化特濕敏電阻、硅濕敏電阻、陶瓷濕敏電阻等。濕敏電阻的優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高，主要缺點(diǎn)是線性度和產(chǎn)品的互換性差濕敏電容一般是用高分子薄膜電容制成的，常用的高分子材料有聚苯乙烯、聚酰亞胺、酪酸醋酸纖維等。當(dāng)環(huán)境濕度發(fā)生改變時(shí)，濕敏電容的介電常數(shù)發(fā)生變化，使其電容量也發(fā)生變化，其電容變化量與相對(duì)濕度成正比。濕敏電容的主要優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高、產(chǎn)品互換性好、響應(yīng)速度快、濕度的滯后量小、便于制造、容易實(shí)現(xiàn)小型化和集成化，其精度一般比濕敏電阻要低一些。除電阻式、電容式濕敏元件之外，還有電解質(zhì)離子型濕敏元件、重量型濕敏元件(利用感濕膜重量的變化來改變振蕩頻率)、光強(qiáng)型濕敏元件、聲表面波濕敏元件等。濕敏元件的線性度及抗污染性差，在檢測(cè)環(huán)境濕度時(shí)，濕敏元件要長(zhǎng)期暴露在待測(cè)環(huán)境中，很容易被污染而影響其測(cè)量精度及長(zhǎng)期穩(wěn)定性。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種基于光纖布拉格光柵的活塞式濕度傳感結(jié)構(gòu)。該活塞式濕度傳感結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)緊湊，通過測(cè)量波長(zhǎng)漂移量的變化來獲得相應(yīng)的濕度大小，具有體積小，測(cè)量精度高，抗干擾抗腐蝕，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低等優(yōu)點(diǎn)，適合嵌入式，分布式智能檢測(cè)。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:基于光纖布拉格光柵的活塞式濕度傳感結(jié)構(gòu)，其特征在于:包括圓筒和光纖，所述圓筒內(nèi)設(shè)置有能夠沿圓筒內(nèi)壁滑動(dòng)的活塞板，所述圓筒的左端通過左端板封閉，所述圓筒的右端通過右端板封閉，所述圓筒內(nèi)且在左端板與活塞板之間構(gòu)成左腔室，所述圓筒內(nèi)且在右端板與活塞板之間構(gòu)成右腔室，所述光纖從左端板伸入并依次穿過活塞板和右端板，所述光纖的一端通過光纖耦合器連接有光源，所述光纖上刻有布拉格光柵，所述活塞板和右端板均與光纖固定連接，所述左腔室內(nèi)設(shè)置有供光纖通過的引導(dǎo)套，所述左腔室內(nèi)且位于圓筒與引導(dǎo)套之間填充有吸水材料，所述圓筒上且與所述左腔室對(duì)應(yīng)的部位開設(shè)有多個(gè)供水汽進(jìn)入的進(jìn)水孔，所述右腔室內(nèi)設(shè)置有彈簧，所述彈簧的一端與活塞板連接，所述彈簧的另一端與右端板連接。
[0005]上述的基于光纖布拉格光柵的活塞式濕度傳感結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述右端板上開設(shè)有螺紋孔，所述螺紋孔內(nèi)安裝有用于調(diào)節(jié)所述彈簧的調(diào)節(jié)螺釘，所述彈簧固定連接在所述調(diào)節(jié)螺釘上。
[0006]上述的基于光纖布拉格光柵的活塞式濕度傳感結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述左端板通過第一緊固螺釘安裝在圓筒的左端，所述右端板通過第二緊固螺釘安裝在圓筒的右端。
[0007]上述的基于光纖布拉格光柵的活塞式濕度傳感結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述光纖和活塞板通過第一膠粘層固定連接，所述光纖和右端板通過第二膠粘層固定連接。
[0008]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0009]1、本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)新穎合理。
[0010]2、本實(shí)用新型使用時(shí)，吸水材料吸水后產(chǎn)生膨脹，吸水材料體積膨脹推動(dòng)活塞板移動(dòng)并進(jìn)一步壓縮彈簧，同時(shí)加載在布拉格光柵上的應(yīng)力減小，布拉格光柵反射光波長(zhǎng)發(fā)生反向漂移；當(dāng)外界濕度減小時(shí)，吸水材料失水，彈簧拉伸，布拉格光柵上所受應(yīng)力增加，布拉格光柵反射光波長(zhǎng)發(fā)生正向漂移。即通過檢測(cè)布拉格光柵的波長(zhǎng)漂移可間接測(cè)量濕度變化，其測(cè)量方式簡(jiǎn)單，測(cè)量精度高，抗干擾抗腐蝕能力強(qiáng)。
[0011]3、本實(shí)用新型所述彈簧初始處于壓縮狀態(tài)，能夠?qū)逃胁祭窆鈻诺囊欢喂饫w施加一定預(yù)應(yīng)力，有效提高布拉格光柵應(yīng)力測(cè)量的靈敏度。
[0012]4、本實(shí)用新型的實(shí)現(xiàn)成本低，使用效果好，便于推廣使用。
[0013]綜上所述，本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)新穎合理，工作可靠性高，使用壽命長(zhǎng)，使用效果好，便于推廣使用。
[0014]下面通過附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
【附圖說明】
[0015]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2為圖1中的A-A剖視圖。
[0017]圖3為圖1中的B-B剖視圖。
[0018]附圖標(biāo)記說明:
[0019]1—圓筒；2—光纖；3—引導(dǎo)套；
[0020]4一吸水材料；5—進(jìn)水孔；6—第一緊固螺釘；
[0021]7一左端板；8—光源；9一光纖親合器；
[0022]10—活塞板；11 一彈簧；12—布拉格光柵；
[0023]13—第二緊固螺釘；14一調(diào)節(jié)螺釘； 15—右端板；
[0024]16—第一膠粘層； 17—第二膠粘層。
【具體實(shí)施方式】
[0025]如圖1所示的一種基于光纖布拉格光柵的活塞式濕度傳感結(jié)構(gòu)，包括圓筒I和光纖2，所述圓筒I內(nèi)設(shè)置有能夠沿圓筒I內(nèi)壁滑動(dòng)的活塞板10，所述圓筒I的左端通過左端板7封閉，所述圓筒I的右端通過右端板15封閉，所述圓筒I內(nèi)且在左端板7與活塞板10之間構(gòu)成左腔室，所述圓筒I內(nèi)且在右端板15與活塞板10之間構(gòu)成右腔室，所述光纖2從左端板7伸入并依次穿過活塞板10和右端板15，所述光纖2的一端通過光纖耦合器9連接有光源8，所述光纖2上刻有布拉格光柵12，所述活塞板10和右端板15均與光纖2固定連接，所述左腔室內(nèi)設(shè)置有供光纖2通過的引導(dǎo)套3，所述左腔室內(nèi)且位于圓筒I與引導(dǎo)套3之間填充有吸水材料4，所述圓筒I上且與所述左腔室對(duì)應(yīng)的部位開設(shè)有多個(gè)供水汽進(jìn)入的進(jìn)水孔5，所述右腔室內(nèi)設(shè)置有彈簧11，所述彈簧11的一端與活塞板10連接，所述彈簧11的另一端與右端板15連接。其中，所述吸水材料4采用聚酰亞胺粉末。
[0026]本實(shí)施例中，該活塞式濕度傳感結(jié)構(gòu)在使用時(shí)，彈簧11初始處于壓縮狀態(tài)，對(duì)刻有布拉格光柵12的一段光纖2施加一定預(yù)應(yīng)力，提高布拉格光柵12應(yīng)力測(cè)量的靈敏度。當(dāng)吸水材料4完全干燥時(shí)，外界被測(cè)環(huán)境濕度增加的情況下，水汽通過進(jìn)水孔5進(jìn)入并被吸水材料4吸收，吸水材料4吸水后產(chǎn)生膨脹，吸水材料4體積膨脹推動(dòng)活塞板10移動(dòng)并進(jìn)一步壓縮彈簧11，同時(shí)加載在布拉格光柵12上的應(yīng)力減小，布拉格光柵12反射光波長(zhǎng)發(fā)生反向漂移；當(dāng)外界濕度減小時(shí)，吸水材料4失水，彈簧11拉伸，布拉格光柵12上所受應(yīng)力增加，布拉格光柵12反射光波長(zhǎng)發(fā)生正向漂移。通過布拉格光柵12反射光的中心波長(zhǎng)將發(fā)生漂移，通過標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)可建立波長(zhǎng)漂移與濕度關(guān)系曲線，即通過檢測(cè)布拉格光柵12的波長(zhǎng)漂移可間接測(cè)量濕度變化，其測(cè)量方式簡(jiǎn)單，測(cè)量精度高，抗干擾抗腐蝕能力強(qiáng)。
[0027]如圖1所示，所述右端板15上開設(shè)有螺紋孔，所述螺紋孔內(nèi)安裝有用于調(diào)節(jié)所述彈簧11的調(diào)節(jié)螺釘14，所述彈簧11固定連接在所述調(diào)節(jié)螺釘14上。在具體操作時(shí)，可根據(jù)實(shí)際測(cè)量濕度范圍要求，設(shè)計(jì)不同體積大小的活塞式結(jié)構(gòu)，通過彈簧11壓縮大小改變布拉格光柵12的預(yù)應(yīng)力，調(diào)節(jié)檢測(cè)靈敏度。具體的是，通過旋緊或旋松調(diào)節(jié)螺釘14，從而調(diào)節(jié)彈簧11的壓縮量，進(jìn)而改變布拉格光柵12的預(yù)應(yīng)力。
[0028]如圖1所示，所述左端板7通過第一緊固螺釘6安裝在圓筒I的左端，所述右端板15通過第二緊固螺釘13安裝在圓筒I的右端。
[0029]如圖2所示，所述光纖2和活塞板10通過第一膠粘層16固定連接，在具體操作時(shí)，使用502膠水將光纖2和活塞板10粘接在一起，形成第一膠粘層16，從而非常簡(jiǎn)便的將光纖2和活塞板10牢固的粘接在一起。
[0030]如圖3所示，所述光纖2和右端板15通過第二膠粘層17固定連接。在具體操作時(shí)，使用502膠水將光纖2和右端板15粘接在一起，形成第二膠粘層17，從而非常簡(jiǎn)便的將光纖2和右端板15牢固的粘接在一起。
[0031]以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本實(shí)用新型作任何限制，凡是根據(jù)本實(shí)用新型技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變換，均仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.基于光纖布拉格光柵的活塞式濕度傳感結(jié)構(gòu)，其特征在于:包括圓筒(I)和光纖(2)，所述圓筒⑴內(nèi)設(shè)置有能夠沿圓筒⑴內(nèi)壁滑動(dòng)的活塞板(10)，所述圓筒⑴的左端通過左端板(7)封閉，所述圓筒(I)的右端通過右端板(15)封閉，所述圓筒(I)內(nèi)且在左端板(7)與活塞板(10)之間構(gòu)成左腔室，所述圓筒⑴內(nèi)且在右端板(15)與活塞板(10)之間構(gòu)成右腔室，所述光纖(2)從左端板(7)伸入并依次穿過活塞板(10)和右端板(15)，所述光纖(2)的一端通過光纖耦合器(9)連接有光源(8)，所述光纖(2)上刻有布拉格光柵(12)，所述活塞板(10)和右端板(15)均與光纖(2)固定連接，所述左腔室內(nèi)設(shè)置有供光纖(2)通過的引導(dǎo)套(3)，所述左腔室內(nèi)且位于圓筒(I)與引導(dǎo)套(3)之間填充有吸水材料(4)，所述圓筒(I)上且與所述左腔室對(duì)應(yīng)的部位開設(shè)有多個(gè)供水汽進(jìn)入的進(jìn)水孔(5)，所述右腔室內(nèi)設(shè)置有彈簧(11)，所述彈簧(11)的一端與活塞板(10)連接，所述彈簧(11)的另一端與右端板(15)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光纖布拉格光柵的活塞式濕度傳感結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述右端板(15)上開設(shè)有螺紋孔，所述螺紋孔內(nèi)安裝有用于調(diào)節(jié)所述彈簧(11)的調(diào)節(jié)螺釘(14)，所述彈簧(11)固定連接在所述調(diào)節(jié)螺釘(14)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光纖布拉格光柵的活塞式濕度傳感結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述左端板(7)通過第一緊固螺釘(6)安裝在圓筒(I)的左端，所述右端板(15)通過第二緊固螺釘(13)安裝在圓筒(I)的右端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光纖布拉格光柵的活塞式濕度傳感結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述光纖⑵和活塞板(10)通過第一膠粘層(16)固定連接，所述光纖(2)和右端板(15)通過第二膠粘層(17)固定連接。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種基于光纖布拉格光柵的活塞式濕度傳感結(jié)構(gòu)，包括圓筒和光纖，圓筒內(nèi)設(shè)置活塞板，圓筒內(nèi)且在左端板與活塞板之間構(gòu)成左腔室，圓筒內(nèi)且在右端板與活塞板之間構(gòu)成右腔室，光纖的一端通過光纖耦合器連接有光源，光纖上刻有布拉格光柵，活塞板和右端板均與光纖固定連接，左腔室內(nèi)設(shè)置有供光纖通過的引導(dǎo)套，左腔室內(nèi)且位于圓筒與引導(dǎo)套之間填充有吸水材料，圓筒上且與左腔室對(duì)應(yīng)的部位開設(shè)有進(jìn)水孔，右腔室內(nèi)設(shè)置彈簧，彈簧一端與活塞板連接，彈簧另一端與右端板連接。該活塞式濕度傳感結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)緊湊,通過測(cè)量波長(zhǎng)漂移量的變化來獲得相應(yīng)的濕度大小,具有體積小，測(cè)量精度高，抗干擾抗腐蝕，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低等優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】G01N21-17
【公開號(hào)】CN204287027
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201420865689
【發(fā)明人】張渤
【申請(qǐng)人】西安科技大學(xué)
【公開日】2015年4月22日
【申請(qǐng)日】2014年12月30日