本發(fā)明涉及一種光纖光柵溫濕度傳感器封裝結(jié)構(gòu)，屬于光纖傳感技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

濕度傳感器被廣泛地應(yīng)用于眾多領(lǐng)域，如工業(yè)控制、醫(yī)藥生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)種植、氣象探測(cè)以及食品存儲(chǔ)等。在這些領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)對(duì)濕度的快速、準(zhǔn)確的測(cè)量具有重要意義。市場(chǎng)上成熟的電學(xué)式濕度傳感器產(chǎn)品，如電阻式濕度傳感器和電容式濕度傳感器具有測(cè)量精度高、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)，但長(zhǎng)期穩(wěn)定性及互換性較差，并且在某些特殊應(yīng)用場(chǎng)合(例如強(qiáng)電磁環(huán)境、油氣檢測(cè)環(huán)境)中會(huì)失效，甚至引發(fā)安全事故，因此，在一些易燃易爆的場(chǎng)合需要一種無(wú)源檢測(cè)的濕度傳感器。

光纖傳感器是一種典型的無(wú)源器件，將其用于濕度檢測(cè)是一種理想的選擇。目前，光纖濕度傳感器主要包括傳光式濕度傳感器、傳感式濕度傳感器和光纖光柵式濕度傳感器。傳光式濕度傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便，但其測(cè)量精度不高，應(yīng)用范圍有限；傳感式濕度傳感器尺寸小、結(jié)構(gòu)緊密、易于集成，但測(cè)量范圍較窄，目前處于實(shí)驗(yàn)室研究階段；光纖光柵式濕度傳感器結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，傳感信息檢測(cè)方便，只需測(cè)量波長(zhǎng)的變化，而且具有很高的測(cè)量精度，較短的響應(yīng)時(shí)間，同時(shí)光纖光柵可方便實(shí)現(xiàn)溫濕度同時(shí)檢測(cè)，具有良好的檢測(cè)效果。

光纖光柵濕度傳感器的敏感元件是與濕敏材料共同起作用的光纖光柵。由于光纖光柵的該種特性，其對(duì)來(lái)自于外界的作用力特別敏感，尤其是作用于傳感器結(jié)構(gòu)上沿光柵軸向的力。當(dāng)外界作用力發(fā)生變化時(shí)，光纖光柵會(huì)隨之發(fā)生形變，進(jìn)而影響其工作精度。另外，光纖光柵濕度傳感器的濕敏材料需能夠快速響應(yīng)環(huán)境濕度的變化。因此結(jié)構(gòu)方案要使傳感器的光纖光柵避免外界作用力的干擾，以保證其精度，同時(shí)，在對(duì)傳感器起保護(hù)作用的同時(shí)，還要保證濕敏材料與外界空氣充分地接觸，以提高傳感器的響應(yīng)速率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種光纖光柵溫濕度傳感器封裝結(jié)構(gòu)，解決了傳感器響應(yīng)速率、光柵免應(yīng)力和傳感器封裝的問(wèn)題。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案包括：

一種光纖光柵溫濕度傳感器封裝結(jié)構(gòu)，包括：濕度傳感器結(jié)構(gòu)、傳感器封裝盒體、傳感器封裝上蓋、溫度傳感器、光纖法蘭盤和掛鉤；

所述傳感器封裝盒體內(nèi)表面有用于安裝所述濕度傳感器結(jié)構(gòu)的個(gè)第一凸臺(tái)，所述第一凸臺(tái)側(cè)面開(kāi)有螺紋孔，所述濕度傳感器結(jié)構(gòu)的側(cè)面設(shè)置有光孔，光孔中設(shè)置有T形膠墊，濕度傳感器結(jié)構(gòu)的背面通過(guò)硅膠粘接于傳感器封裝盒體內(nèi)，第一螺釘通過(guò)螺紋孔，穿過(guò)T形膠墊，固定住濕度傳感器結(jié)構(gòu)；

所述傳感器封裝盒體內(nèi)表面設(shè)置有用于安裝溫度傳感器的個(gè)第二凸臺(tái)，所述第二凸臺(tái)頂面開(kāi)有螺紋孔，所述溫度傳感器通過(guò)溫度傳感器壓塊限制在第二凸臺(tái)之間；所述溫度傳感器壓塊上開(kāi)有通孔，所述通孔與所述第二凸臺(tái)頂面的螺紋孔軸向重合，通過(guò)第二螺釘將所述溫度傳感器固定；

所述傳感器封裝盒體的一端開(kāi)有個(gè)用于安裝光纖法蘭盤的光纖法蘭孔，光纖法蘭盤通過(guò)第三螺釘安裝于光纖法蘭孔內(nèi)，個(gè)光纖法蘭盤分別用于光纖輸入和光纖輸出；所述濕度傳感器結(jié)構(gòu)和所述所述溫度傳感器之間通過(guò)光纖連接；

所述傳感器封裝盒體和所述傳感器封裝上蓋匹配，且表面均開(kāi)有通風(fēng)孔。

所述濕度傳感器結(jié)構(gòu)包括濕度傳感器支架和濕度傳感器；

所述濕度傳感器支架包括寬槽段、窄槽段和連接寬槽段與窄槽段的凹陷段，寬槽段上開(kāi)有寬槽，窄槽段上開(kāi)有窄槽，寬槽段和窄槽段的端面上沿槽向的設(shè)置有用于濕度傳感器標(biāo)定的螺紋孔；窄槽段的側(cè)面還設(shè)置有安裝T形膠墊的光孔；

濕度傳感器包括薄膜、輕質(zhì)連接片和刻有光柵的光纖；

薄膜的一端粘接在寬槽上，另一端通過(guò)輕質(zhì)連接片與刻有光柵的光纖連接，光纖的另一端粘接在窄槽內(nèi)。

所述凹陷段上設(shè)置有通風(fēng)孔和減重孔。

所述薄膜與寬槽之間、光纖與窄槽之間、薄膜與輕質(zhì)連接片之間、輕質(zhì)連接片與刻有光柵的光纖之間均通過(guò)膠粘接。

所述刻有光柵的光纖為直徑125μm丙烯酸酯涂層標(biāo)準(zhǔn)單模光纖，光柵長(zhǎng)度為6-10mm，其與窄槽、輕質(zhì)連接片的粘接區(qū)域均為裸纖粘接。

所述薄膜采用聚合物濕敏材料。

寬槽的表面以及窄槽段表面均為粗糙面。

所述濕度傳感器支架長(zhǎng)度為90mm-110mm，寬度不小于22mm，高度為6mm-9mm，寬槽段和窄槽段高度相同，均不大于6mm，寬槽段和窄槽段長(zhǎng)度相同，均為10mm-20mm。

所述薄膜的長(zhǎng)度45mm-65mm，寬度不小于20mm，厚度20μm-30μm，且薄膜與寬槽匹配。

所述傳感器封裝盒體上安裝有光纖法蘭盤的一端上，還設(shè)置有掛鉤。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，根據(jù)本發(fā)明的光纖光柵濕度傳感器封裝結(jié)構(gòu)具有有益的技術(shù)效果：

(1)在根據(jù)本發(fā)明的光纖光柵濕度傳感器結(jié)構(gòu)中，濕度傳感器支架采用從側(cè)面對(duì)垂直于濕度傳感器受力向的方向進(jìn)行限位固定，并且利用膠墊支墊，可以有效避免外界強(qiáng)加于濕度傳感器光纖光柵軸向上的應(yīng)力，而影響測(cè)量結(jié)果，產(chǎn)生誤差；

(2)在根據(jù)本發(fā)明的用于光纖光柵濕度傳感器的封裝結(jié)構(gòu)中，各個(gè)表面均開(kāi)有通風(fēng)孔，可以快速和外界空氣進(jìn)行濕度和溫度的對(duì)流、傳導(dǎo)，加快濕度傳感器和溫度傳感器的響應(yīng)速率。

附圖說(shuō)明

圖1為根據(jù)本發(fā)明的光纖光柵濕度傳感器結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為根據(jù)本發(fā)明的用于光纖光柵濕度傳感器封裝結(jié)構(gòu)分解示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)根據(jù)本發(fā)明的光纖光柵濕度傳感器封裝結(jié)構(gòu)做進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。

如圖1所示，本發(fā)明提出了一種光纖光柵溫濕度傳感器封裝結(jié)構(gòu)，包括：濕度傳感器結(jié)構(gòu)1、傳感器封裝盒體3、傳感器封裝上蓋4、溫度傳感器2、光纖法蘭盤5和掛鉤6；

所述傳感器封裝盒體3內(nèi)表面有用于安裝所述濕度傳感器結(jié)構(gòu)1的2個(gè)第一凸臺(tái)31，所述第一凸臺(tái)31側(cè)面開(kāi)有螺紋孔311，所述濕度傳感器結(jié)構(gòu)1的側(cè)面設(shè)置有光孔114，光孔114中設(shè)置有T形膠墊14，濕度傳感器結(jié)構(gòu)1的背面通過(guò)硅膠粘接于傳感器封裝盒體3內(nèi)，避免了濕度傳感器結(jié)構(gòu)1的自由旋轉(zhuǎn)，第一螺釘13通過(guò)螺紋孔311，穿過(guò)T形膠墊14，固定住濕度傳感器結(jié)構(gòu)1，采用從側(cè)面對(duì)垂直于濕度傳感器受力向的方向進(jìn)行限位固定，并且利用膠墊支墊，可以有效避免外界強(qiáng)加于濕度傳感器光纖光柵軸向上的應(yīng)力而影響測(cè)量結(jié)果，產(chǎn)生誤差；

所述傳感器封裝盒體3內(nèi)表面設(shè)置有用于安裝溫度傳感器2的4個(gè)第二凸臺(tái)32，所述第二凸臺(tái)32頂面開(kāi)有螺紋孔321，所述溫度傳感器2通過(guò)溫度傳感器壓塊21限制在第二凸臺(tái)32之間；所述溫度傳感器壓塊21上開(kāi)有通孔211，所述通孔211與所述第二凸臺(tái)32頂面的螺紋孔321軸向重合，通過(guò)第二螺釘22將所述溫度傳感器2固定；

所述傳感器封裝盒體3的一端開(kāi)有2個(gè)用于安裝光纖法蘭盤5的光纖法蘭孔7，光纖法蘭盤5通過(guò)第三螺釘51安裝于光纖法蘭孔7內(nèi)，2個(gè)光纖法蘭盤5分別用于光纖輸入和光纖輸出；所述濕度傳感器結(jié)構(gòu)1和所述所述溫度傳感器2之間通過(guò)光纖連接；

所述傳感器封裝盒體3和所述傳感器封裝上蓋4匹配，且表面均開(kāi)有通風(fēng)孔33，可以快速和外界空氣進(jìn)行濕度和溫度的對(duì)流、傳導(dǎo)，加快濕度傳感器和溫度傳感器的響應(yīng)速率。

所述傳感器封裝盒體3上安裝有光纖法蘭盤5的一端上，還設(shè)置有掛鉤6。

如圖2所示，所述濕度傳感器結(jié)構(gòu)1包括濕度傳感器支架11和濕度傳感器12；

所述濕度傳感器支架11包括寬槽段、窄槽段和連接寬槽段與窄槽段的凹陷段，寬槽段上開(kāi)有寬槽111，窄槽段上開(kāi)有窄槽112，寬槽段和窄槽段的端面上沿槽向的設(shè)置有用于濕度傳感器12標(biāo)定的螺紋孔113；窄槽段的側(cè)面還設(shè)置有安裝T形膠墊14的光孔114；

濕度傳感器12包括薄膜121、輕質(zhì)連接片123和刻有光柵的光纖122；

薄膜121的一端粘接在寬槽111上，另一端通過(guò)輕質(zhì)連接片123與刻有光柵的光纖122連接，光纖122的另一端粘接在窄槽112內(nèi)。

所述凹陷段上設(shè)置有通風(fēng)孔115和減重孔116，加快了和外界空氣進(jìn)行濕度和溫度的對(duì)流、傳導(dǎo)，提高了傳感器的響應(yīng)速率。

所述薄膜121與寬槽111之間、光纖122與窄槽112之間、薄膜121與連接片123之間、連接片123與刻有光柵的光纖122之間均通過(guò)膠粘接。

本發(fā)明的一種光纖光柵溫濕度傳感器封裝結(jié)構(gòu)，其原理為當(dāng)外界環(huán)境濕度發(fā)生變化時(shí)，濕敏薄膜會(huì)吸收水分子發(fā)生濕膨脹時(shí)，將軸向應(yīng)變傳遞給光柵，使其中心波長(zhǎng)發(fā)生漂移而構(gòu)成濕度傳感器。

實(shí)施例

本發(fā)明刻有光柵的光纖直徑為125μm，柵區(qū)長(zhǎng)度為6mm-10mm。

薄膜121采用聚合物濕敏材料。

寬槽111的表面以及窄槽段表面均為粗糙面。

濕度傳感器支架11長(zhǎng)度為90mm-110mm，寬度不小于22mm，高度為6mm-9mm，寬槽段和窄槽段高度相同，均不大于6mm，寬槽段和窄槽段長(zhǎng)度相同，均為10mm-20mm。

薄膜121的長(zhǎng)度45mm-65mm，寬度不小于20mm，厚度20μm-30μm，且薄膜121與寬槽111匹配。

本發(fā)明的一個(gè)實(shí)例為：

刻有光柵的光纖122直徑為125μm，柵區(qū)長(zhǎng)度為10mm。

薄膜121采用聚合物濕敏材料。

寬槽111的表面以及窄槽段表面均為粗糙面。

濕度傳感器支架11長(zhǎng)度為90mm，寬度為22mm，高度為9mm，寬槽段和窄槽段高度相同，均為6mm，寬槽段和窄槽段長(zhǎng)度相同，均為20mm。

薄膜121的長(zhǎng)度為45mm，寬度為20mm，厚度30μm，且薄膜121與寬槽111匹配。

本發(fā)明的一種光纖光柵溫濕度傳感器封裝結(jié)構(gòu)相較于其他光纖光柵濕度傳感器，在響應(yīng)速率方面有所提升，且使光柵免于外界應(yīng)力的影響。