专利名称：基于螺旋游丝的光纤湿度传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光纤传感器，尤其涉及一种光纤湿度传感器。
背景技术：
目前，湿度的测量在工农业生产和日常生活中的应用十分广泛，传统的湿度传感器一般分为电子式和机械式两种。电子式湿度传感器具有灵敏度高，测量精度高等优点，但其工作环境具有一定的局限性，不适合用于电磁环境、长期处于高湿度环境及不能远距离传输；机械式湿度传感器，对环境要求较低，但不适用于密闭环境或者远距离监控的场所。 因此，现有的湿度测量仪器还不能够满足很多生产、生活的实际需要。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提出了一种稳定性好、可靠性高、可远距离传输的基于螺旋游丝的光纤湿度传感器。本发明的技术解决方案是一种基于螺旋游丝的光纤湿度传感器，其特殊之处在于包括用于敏感湿度的螺旋游丝敏感元件、将转动式敏感元件的移动距离转换为相应光信号的光强度探测器、向光强度探测器提供光信号并接收其输出光信号的光发射接收单元、将光发射接收单元接收的光信号转换为相应电信号的光电转换单元；所述螺旋游丝敏感元件包括腔体、设置在腔体内的芯轴、螺旋方式绕在芯轴上的游丝，所述腔体两端分别设置有镜头座和后盖，所述芯轴的两端分别向外伸出镜头座和后盖，所述芯轴可在镜头座和后盖内沿轴线运动；所述游丝的一端固定在腔体上，其另一端固定在芯轴上；所述光强度探测器包括设置在镜头座外端的准直器座、固定在芯轴端面的反光镜、设置在准直器座内的准直器，所述准直器与反光镜同轴设置，所述准直器座和镜头座将反光镜完全密封在内；所述准直器通过光纤与光发射接收单元相连。上述光发射接收单元包括光源、隔离器、耦合器、探测器、光源检测器；所述光源的输出端连接隔离器的输入端；所述耦合器的输入端分别与隔离器的输出端以及探测器的输入端相连；所述耦合器的输出端分别与光源检测器及准直器相连。上述螺旋游丝为单面涂有聚酰亚胺膜的弹性铜皮。上述聚酰亚胺膜的厚度是0. 1 0. 2mm。本发明采用涂有聚酰亚胺膜湿度螺旋游丝，当被检测环境的湿度时可以实时检测其变化值，相对稳定性高，而且整个湿度传感器光学传输部分均采用单模光纤，可实现远距离监控及传输。
图IA为本发明的结构全剖示意图IB为本发明的机构半剖示意图；图2为光发射接收单元的结构示意图；图中1-螺旋游丝敏感元件，2-光强度探测器，3-光发射接收单元，4-腔体， 5-芯轴，6-游丝，7-镜头座，8-后盖，9-准直器座，10-反光镜，11—准直器，12—密封圈， 13-光纤，14-光源，15-隔离器，16-耦合器，17-光源检测器。
具体实施例方式参见图1A、图1B，本发明是一种基于螺旋游丝的光纤湿度传感器，包括用于敏感湿度的螺旋游丝敏感元件1、将转动式敏感元件的移动距离转换为相应光信号的光强度探测器2、向光强度探测器2提供光信号并接收其输出光信号的光发射接收单元3、将光发射接收单元3接收的光信号转换为相应电信号的光电转换单元；螺旋游丝敏感元件1包括腔体4、设置在腔体4内的芯轴5、螺旋方式绕在芯轴上的游丝6，腔体两端分别设置有镜头座7和后盖8，其中镜头座7与腔体4的前端同轴连接， 镜头座7与在腔体4后端设置的后盖8中心孔同轴，是用于保证芯轴5做水平前后移动 ’游丝6的一端固定在腔体4上，其另一端固定在芯轴5上。光强度探测器2包括设置在镜头座7外端的准直器座9、固定在芯轴5端面的反光镜10、设置在准直器座9内的准直器11，反光镜10设置于芯轴5延伸至腔体4外的端头内且与芯轴5同轴，其反射面朝外；准直器11是固定于准直器座9中心，并设置于镜头座7 的前端，中心与反光镜10中心对齐；准直器座9和镜头座7将反光镜10完全密封在内；准直器11通过光纤13与光发射接收单元3相连；一般准直器座9和镜头座7是通过密封圈 12密封连接。一般在螺旋湿度游丝6的外面涂有聚酰亚胺膜，聚酰亚胺膜厚度控制在 0. 1-0. 2mm为佳。当被检测环境的湿度发生变化时，涂有聚酰亚胺膜的湿度游丝6会发生旋转，从而带动芯轴5前后平动，引起反光镜10与准直器11间的距离发生变化，从而引起输出光强发生变化，以用于检测湿度的实时变化值。根据G-Iens准直器的间距耦合损耗公式
权利要求
1.一种基于螺旋游丝的光纤湿度传感器，其特征在于包括用于敏感湿度的螺旋游丝敏感元件、将转动式敏感元件的移动距离转换为相应光信号的光强度探测器、向光强度探测器提供光信号并接收其输出光信号的光发射接收单元、将光发射接收单元接收的光信号转换为相应电信号的光电转换单元；所述螺旋游丝敏感元件包括腔体、设置在腔体内的芯轴、螺旋方式绕在芯轴上的游丝， 所述腔体两端分别设置有镜头座和后盖，所述芯轴的两端分别向外伸出镜头座和后盖，所述芯轴可在镜头座和后盖内沿轴线运动；所述游丝的一端固定在腔体上，其另一端固定在芯轴上；所述光强度探测器包括设置在镜头座外端的准直器座、固定在芯轴端面的反光镜、设置在准直器座内的准直器，所述准直器与反光镜同轴设置，所述准直器座和镜头座将反光镜完全密封在内；所述准直器通过光纤与光发射接收单元相连。
2.根据权利要求1所述的基于螺旋游丝的光纤湿度传感器，其特征在于所述光发射接收单元包括光源、隔离器、耦合器、探测器、光源检测器；所述光源的输出端连接隔离器的输入端；所述耦合器的输入端分别与隔离器的输出端以及探测器的输入端相连；所述耦合器的输出端分别与光源检测器及准直器相连。
3.根据权利要求1或2所述的基于螺旋游丝的光纤湿度传感器，其特征在于所述螺旋游丝为单面涂有聚酰亚胺膜的弹性铜皮。
4.根据权利要求3所述的基于螺旋游丝的光纤湿度传感器，其特征在于所述聚酰亚胺膜的厚度是0. 1 0. 2mm。
全文摘要
本发明所涉及的是一种基于螺旋游丝的光纤湿度传感器，包括用于敏感湿度的螺旋游丝敏感元件1、将转动式敏感元件的移动距离转换为相应光信号的光强度探测器2、向光强度探测器提供光信号并接收其输出光信号的光发射接收单元3、将光发射接收单元接收的光信号转换为相应电信号的光电转换单元；本发明采用涂有聚酰亚胺膜湿度螺旋游丝，当被检测环境的湿度时可以实时检测其变化值，相对稳定性高，而且整个湿度传感器光学传输部分均采用单模光纤，可实现远距离监控及传输。
文档编号G01N21/27GK102279159SQ20101019898
公开日2011年12月14日 申请日期2010年6月12日 优先权日2010年6月12日
发明者刘钊, 姚胜利, 孙博, 张红菊, 李宝奇, 李小红, 杨向辉, 米磊, 贺正权, 赵燕, 韩笑路 申请人:飞秒光电科技(西安)有限公司