專利名稱：一種光纖光柵濕度傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于傳感器技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種光纖光柵濕度傳感器，是利用光纖光柵和吸水樹脂并借助力學(xué)原理開發(fā)的濕度測(cè)量元件。
背景技術(shù)：
濕度的測(cè)量在當(dāng)今工農(nóng)業(yè)及科學(xué)技術(shù)發(fā)展中顯得越來(lái)越重要，而對(duì)濕度傳感器的環(huán)境適應(yīng)性以及測(cè)量范圍、測(cè)量精度及響應(yīng)速度等指標(biāo)的要求也越來(lái)越高。目前現(xiàn)有的濕度傳感器，例如毛發(fā)式、干濕球式等非電量濕度傳感器，以及電容式、電阻式等電量濕度傳感器，在氣流速度、溫濕度變化劇烈、電磁干擾等惡劣測(cè)量環(huán)境下，其測(cè)量精度及穩(wěn)定性均受較大程度影響，應(yīng)用范圍非常有限。光纖光柵是近幾年發(fā)展迅速的新一代光無(wú)源器件，在光纖通信和光纖傳感等相關(guān)領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。以光纖光柵為傳感元件研制的傳感器具有靈敏度高、體積小、抗電磁輻射等特點(diǎn)，廣泛用于應(yīng)變、溫度等物理量的測(cè)量。但由于光纖光柵的濕敏性較差，無(wú)法直接用于濕度的測(cè)量。目前已有研究利用聚酰亞胺作為涂覆材料來(lái)增強(qiáng)光纖光柵的濕敏性，結(jié)合了聚酰亞胺濕膨脹線性度好及光纖光柵傳感器精度高、小型化等特點(diǎn)，取得了較好的測(cè)量效果。但這種方法須采用化學(xué)鍍膜的方式對(duì)光纖光柵進(jìn)行涂覆，工藝十分復(fù)雜。且由于聚酰亞胺與光柵區(qū)域直接接觸，易產(chǎn)生反射波長(zhǎng)多峰值的現(xiàn)象。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種光纖光柵濕度傳感器，該傳感器具備光纖光柵傳感元件的優(yōu)點(diǎn)，且克服了化學(xué)涂覆工藝復(fù)雜等問(wèn)題。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是傳感器由光纖光柵、毛細(xì)鋼管、夾持部件，吸水樹脂、墊塊、外殼組成，其中毛細(xì)鋼管、夾持部件、外殼的材料均為不銹鋼；其特征在于光纖光柵柵區(qū)部分由毛細(xì)鋼管保護(hù)；柵區(qū)兩端安裝夾持部件，并在夾持部件間填充吸水樹脂；在夾持部件兩端和外部分別安裝墊塊和外殼，在與吸水樹脂接觸的外殼表面鉆若干小孔；上下外殼通過(guò)螺栓連接。首先將光纖光柵的柵區(qū)部分穿入毛細(xì)鋼管，使其與吸水樹脂隔離；將夾持部件以膠結(jié)的方式固定在柵區(qū)兩側(cè)的光纖上；將以上部分放入下半外殼內(nèi)，并在毛細(xì)鋼管與外殼的空隙之間添加吸水樹脂，同時(shí)在夾持部件與外殼端壁間填充硅膠等軟材料；最后將上半外殼與下半外殼通過(guò)四角的栓孔連接。本實(shí)用新型利用光纖光柵對(duì)應(yīng)變敏感的特點(diǎn)，在一定的濕度條件下，吸水樹脂吸收外界水分，產(chǎn)生一定的線性膨脹，并對(duì)兩端的夾持部件產(chǎn)生膨脹力。該膨脹作用使光纖光柵產(chǎn)生變形，由于光纖光柵波長(zhǎng)變化與應(yīng)變呈線性關(guān)系，可根據(jù)光纖光柵的波長(zhǎng)變化推斷濕度值。設(shè)環(huán)境濕度為假定在該濕度條件下，吸水樹脂的體積膨脹量為A V與濕度Cp
呈線性關(guān)系，則
權(quán)利要求1.一種光纖光柵濕度傳感器，該傳感器由光纖光柵、毛細(xì)鋼管、夾持部件，吸水樹脂、墊塊、外殼組成；其特征在于光纖光柵柵區(qū)部分由毛細(xì)鋼管保護(hù)；柵區(qū)兩端安裝夾持部件， 并在夾持部件間填充吸水樹脂；在夾持部件兩端和外部分別安裝墊塊和外殼，在與吸水樹脂接觸的外殼表面鉆若干小孔；上下外殼通過(guò)螺栓連接。
專利摘要一種光纖光柵濕度傳感器，屬于傳感器技術(shù)領(lǐng)域。由光纖光柵、毛細(xì)鋼管、夾持部件，吸水樹脂、墊塊、外殼組成。其特征在于當(dāng)吸水樹脂吸入水分時(shí)，將產(chǎn)生與吸水樹脂特性有關(guān)的線性膨脹，膨脹對(duì)柵區(qū)兩側(cè)的夾持部件產(chǎn)生壓力作用而使光纖光柵產(chǎn)生應(yīng)變，進(jìn)而根據(jù)光纖光柵的波長(zhǎng)變化推斷濕度值。本實(shí)用新型的效果和益處是，該濕度傳感器將對(duì)濕度值的測(cè)量，借助一定的力學(xué)原理，轉(zhuǎn)化為對(duì)光纖光柵應(yīng)變的測(cè)量。吸水樹脂通過(guò)毛細(xì)鋼管與光纖光柵隔離，而直接作用在兩端的夾持部件上，避免了復(fù)雜的化學(xué)涂覆工藝及可能產(chǎn)生的反射波長(zhǎng)多峰值的不良影響。該濕度傳感器制作工藝簡(jiǎn)單，成本低廉，具備光纖光柵傳感元件靈敏度高、體積小、抗電磁輻射等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01N21/17GK202351167SQ20112039665
公開日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2011年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月18日
發(fā)明者任亮, 張瑩, 李東升, 李宏男, 賈子光 申請(qǐng)人:大連理工大學(xué)