基于光纤布拉格光栅的湿度传感结构的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于光纤布拉格光栅的湿度传感结构，包括第一封装壳，所述第一封装壳内设置有沿第一封装壳长度方向延伸的第一光纤，所述第一光纤的一端与光源连接，所述第一光纤内刻有第一布拉格光栅，所述第一光纤上套有第一包层，所述第一包层的左端与第一封装壳的左端之间以及第一包层的右端和第一封装壳的右端之间均填充有吸水材料，所述第一封装壳的顶部和底部且与所述吸水材料相对应部位均开设有多个通孔。该湿度传感结构通过测量波长漂移量的变化来获得相应的湿度,具有体积小，测量精度高，抗干扰抗腐蚀，结构简单，成本低等优点，适合嵌入式，分布式智能检测。
【专利说明】基于光纤布拉格光栅的湿度传感结构
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种湿度传感结构，特别是涉及一种基于光纤布拉格光栅的湿度传感结构。
【背景技术】
[0002]随着现代化的实现，很难找出一个与湿度无关的领域来。湿度是一个重要的物理量，航空航天、发电变电、纺织、食品、医药、仓储、农业等行业对湿度的要求都非常严格，对湿度参量进行有效实时监测和控制，是正常生产的前提。湿度传感器的种类很多，按所用湿敏材料可分为电解质湿度传感器、半导体陶瓷湿度传感器以及有机高分子聚合物湿度传感器；按测量原理可分为电阻式湿度传感器、电容式湿度传感器和光电式湿度传感器。理想的湿度传感器可在较宽的温度和湿度范围内使用，测量精度高，寿命长，稳定性好，响应速度快，湿滞回差小，灵敏度高，线性好，温度系数小，制造工艺简单，体积小，抗腐蚀，耐闻低温等。
[0003]湿度传感器是一种能感受气体中水蒸气含量，并转换成可用输出信号的传感器。目前大多数湿度传感器是采用湿敏元件作为传感结构，但是湿敏元件的线性度及抗污染性差，在检测环境湿度时，湿敏元件要长期暴露在待测环境中，很容易被污染而影响其测量精度及长期稳定性。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种基于光纤布拉格光栅的湿度传感结构。该湿度传感结构通过测量波长漂移量的变化来获得相应的湿度，具有体积小，测量精度高，抗干扰抗腐蚀，结构简单，成本低等优点，适合嵌入式，分布式智能检测。
[0005]为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是:基于光纤布拉格光栅的湿度传感结构，其特征在于:包括第一封装壳，所述第一封装壳内设置有沿第一封装壳长度方向延伸的第一光纤，所述第一光纤的一端与光源连接，所述第一光纤内刻有第一布拉格光栅，所述第一光纤上套有第一包层，所述第一包层的左端与第一封装壳的左端之间以及第一包层的右端和第一封装壳的右端之间均填充有吸水材料，所述第一封装壳的顶部和底部且与所述吸水材料相对应部位均开设有多个通孔。
[0006]上述的基于光纤布拉格光栅的湿度传感结构，其特征在于:还包括第二封装壳，所述第二封装壳内设置有沿第二封装壳长度方向延伸的第二光纤，所述第二光纤的一端与光源连接，所述第二光纤内刻有第二布拉格光栅，所述第二光纤上套有第二包层。
[0007]上述的基于光纤布拉格光栅的湿度传感结构，其特征在于:所述光源通过Y型光纤耦合器与第一光纤和第二光纤相连接。
[0008]上述的基于光纤布拉格光栅的湿度传感结构，其特征在于:所述吸水材料采用沉
淀二氧化硅。[0009]本实用新型与现有技术相比具有以下优点:
[0010]1、本实用新型的结构简单，设计新颖合理，易于安装。
[0011]2、本实用新型使用时，外界水汽进入吸水材料，吸水材料对第一包层施加轴向压力，受压的第一包层对第一光纤施加轴向压力，在轴向压力的作用下，第一布拉格光栅反射光的中心波长将发生漂移，通过标准实验可建立波长漂移与湿度关系曲线，即通过检测第一布拉格光栅的波长漂移可间接测量湿度变化，其结构简单，抗腐蚀性能好。
[0012]3、本实用新型通过采用第二光纤和第二布拉格光栅，所述第二布拉格光栅仅受温度影响，对第一布拉格光栅反射光的中心波长进行温度补偿，通过第一布拉格光栅和第二布拉格光栅配合使用，得到准确的湿度测量值。
[0013]4、本实用新型的实现成本低，使用效果好，便于推广使用。
[0014]综上所述，本实用新型结构简单，设计新颖合理，工作可靠性高，使用寿命长，从而提高了产品的质量及性能，简化了安装调试程序，降低了加工生产成本。使用效果好，便于推广使用。
[0015]下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为本实用新型的结构示意图。
[0017]附图标记说明:
[0018]I一第一封装壳； 2—吸水材料；3—通孔；
[0019]4一第一光纤；5—第一包层；6—第一布拉格光栅；
[0020]8—Y型光纤耦合器；9一光源；10—第二封装壳；
[0021]11 一第二光纤；12—第二包层； 13—第二布拉格光栅。
【具体实施方式】
[0022]如图1所不的一种基于光纤布拉格光栅的湿度传感结构,包括第一封装壳I,所述第一封装壳I内设置有沿第一封装壳I长度方向延伸的第一光纤4，所述第一光纤4的一端与光源9连接，所述第一光纤4内刻有第一布拉格光栅6，所述第一光纤4上套有第一包层5，所述第一包层5的左端与第一封装壳I的左端之间以及第一包层5的右端和第一封装壳I的右端之间均填充有吸水材料2，所述第一封装壳I的顶部和底部且与所述吸水材料2相对应部位均开设有多个通孔3。本实施例中，优选的做法是，所述吸水材料2采用沉淀二氧化硅。
[0023]本实施例在使用时，外界水汽通过通孔3进入吸水材料2，吸水材料2吸入水汽后产生膨胀，并对第一包层5施加轴向压力，受压的第一包层5对第一光纤4施加轴向压力，在轴向压力的作用下，第一布拉格光栅6反射光的中心波长将发生漂移，通过标准实验可建立波长漂移与湿度关系曲线，即通过检测第一布拉格光栅6的波长漂移可间接测量湿度变化。
[0024]如图1所示，该湿度传感结构还包括第二封装壳10，所述第二封装壳10内设置有沿第二封装壳10长度方向延伸的第二光纤11，所述第二光纤11的一端与光源9连接，所述第二光纤11内刻有第二布拉格光栅13，所述第二光纤11上套有第二包层12。[0025]本实施例中，由于米用环境温度对第一布拉格光栅6反射光的中心波长偏移量也会产生影响，为了保证湿度测量的准确性，需要针对环境温度对第一布拉格光栅6反射光的中心波长偏移量产生的影响进行补偿，于是，采用第二光纤11和第二布拉格光栅13，所述第二布拉格光栅13仅受温度影响,对第一布拉格光栅6反射光的中心波长进行温度补偿，通过第一布拉格光栅6和第二布拉格光栅13配合使用，得到准确的湿度测量值。
[0026]如图1所示，所述光源9通过Y型光纤耦合器8与第一光纤4和第二光纤11相连接。
[0027]以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变换，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。
【权利要求】
1.基于光纤布拉格光栅的湿度传感结构，其特征在于:包括第一封装壳(1)，所述第一封装壳(I)内设置有沿第一封装壳(I)长度方向延伸的第一光纤(4)，所述第一光纤(4)的一端与光源(9)连接,所述第一光纤(4)内刻有第一布拉格光栅(6),所述第一光纤(4)上套有第一包层(5)，所述第一包层(5)的左端与第一封装壳(I)的左端之间以及第一包层(5)的右端和第一封装壳(I)的右端之间均填充有吸水材料(2)，所述第一封装壳(I)的顶部和底部且与所述吸水材料(2)相对应部位均开设有多个通孔(3)。
2.根据权利要求1所述的基于光纤布拉格光栅的湿度传感结构，其特征在于:还包括第二封装壳(10)，所述第二封装壳(10)内设置有沿第二封装壳(10)长度方向延伸的第二光纤(11),所述第二光纤(11)的一端与光源(9)连接,所述第二光纤(11)内刻有第二布拉格光栅(13 )，所述第二光纤(11)上套有第二包层(12 )。
3.根据权利要求2所述的基于光纤布拉格光栅的湿度传感结构,其特征在于:所述光源(9 )通过Y型光纤耦合器(8 )与第一光纤(4 )和第二光纤(11)相连接。
4.根据权利要求1所述的基于光纤布拉格光栅的湿度传感结构，其特征在于:所述吸水材料(2 )采用沉淀二氧化硅。
【文档编号】G01N21/41GK203643330SQ201320883480
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2013年12月29日 优先权日:2013年12月29日
【发明者】张渤 申请人:西安科技大学