[实用新型]一种光纤光栅温湿度传感器

说明书

技术领域

本实用新型属于光纤光栅传感器技术领域，具体涉及一种光纤光栅温湿度传感器。

背景技术

随着科学技术的不断进步，光纤光栅传感测量技术已经成为国民经济发展的重要推动力，并在军事、科研、医疗以及工业生产等领域得到了广泛应用。众所周知，光纤光栅传感器具有体积小、抗干扰、检测精度高等优点，可以用来测量温度、应力、应变、加速度、湿度等环境参量，也可通过单根光纤实现对多个物理参量的同时测量。在进行多参量的测量时，前人通常在一根光纤上刻蚀两个布拉格光纤光栅进行温度与应变的测量、或温度与湿度的测量，其本质为利用多个布拉格光纤光栅反射波波长的漂移进行多参量的测量，难免出现串联干扰问题，对解调仪要求偏高。在已有的利用长周期光纤光栅测量湿度参量的研究报道中，通常采用聚酰亚胺作为湿敏材料，但常常缺乏关于温度交叉敏感因素的改善方法。另外，考虑矿用光纤光栅传感器的具体应用背景，实际中也缺少一种针对多参量测量光纤光栅的有效封装方法。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种光纤光栅温湿度传感器，其结构简单，实现方便，采用单根光纤实现了温度湿度的同时测量，并彻底解决了串联干扰问题，在湿度测量时解决了温度的交叉敏感问题，其封装结构稳定性好，实用性强，便于推广使用。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种光纤光栅温湿度传感器，其特征在于：包括光纤光栅和封装柱壳，所述光纤光栅包括光纤、光刻在其中半根光纤上的布拉格光栅和光刻在另外半根光纤上的长周期光栅，所述布拉格光栅的中部涂覆有铝薄膜，所述长周期光栅的中部涂覆有负折射率温度系数的塑料覆层，所述塑料覆层的外表面上涂覆有湿敏材料薄膜；所述封装柱壳包括套装在布拉格光栅和长周期光栅交界处的封装隔板、套装在铝薄膜外部的温度封装柱壳和套装在湿敏材料薄膜外部的湿度封装柱壳，所述温度封装柱壳靠近封装隔板的一端与封装隔板粘接，所述温度封装柱壳的另一端连接有套装在布拉格光栅上的温度封装套帽，所述湿度封装柱壳靠近封装隔板的一端与封装隔板粘接，所述湿度封装柱壳的另一端连接有套装在长周期光栅上的湿度封装套帽。

上述的一种光纤光栅温湿度传感器，其特征在于：所述湿敏材料薄膜为聚酰亚胺薄膜。

上述的一种光纤光栅温湿度传感器，其特征在于：所述温度封装柱壳由铝合金制成，所述温度封装柱壳的中心设有供涂覆有铝薄膜的一段布拉格光栅穿过的第一布拉格光栅过孔，所述温度封装柱壳的侧面开有多个与第一布拉格光栅过孔相连通的温度检测透气孔，所述温度封装柱壳与温度封装套帽连接的一端外壁上设置有温度封装柱壳外螺纹，所述温度封装套帽与温度封装柱壳螺纹连接。

上述的一种光纤光栅温湿度传感器，其特征在于：所述温度封装套帽与温度封装柱壳螺纹连接的一端为敞口端且内壁上设置有温度封装套帽内螺纹，所述温度封装套帽的另一端为封闭端且设置有供布拉格光栅穿过的第二布拉格光栅过孔。

上述的一种光纤光栅温湿度传感器，其特征在于：所述湿度封装柱壳由不锈钢制成，所述湿度封装柱壳的中心设有供涂覆有塑料覆层和湿敏材料薄膜的一段长周期光栅穿过的第一长周期光栅过孔，所述湿度封装柱壳的侧面开有多个与第一长周期光栅过孔相连通的湿度检测透气孔，所述湿度封装柱壳与湿度封装套帽连接的一端外壁上设置有湿度封装柱壳外螺纹，所述湿度封装套帽与湿度封装柱壳螺纹连接。

上述的一种光纤光栅温湿度传感器，其特征在于：所述湿度封装套帽与湿度封装柱壳螺纹连接的一端为敞口端且内壁上设置有湿度封装套帽内螺纹，所述湿度封装套帽的另一端为封闭端且设置有供长周期光栅穿过的第二长周期光栅过孔。

上述的一种光纤光栅温湿度传感器，其特征在于：所述封装隔板由两块结构相同的半圆柱形隔板对接而成，所述半圆柱形隔板的底面中心位置处设置有半圆形的凹槽。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、本实用新型的结构简单，实现方便。

2、本实用新型采用布拉格光栅测量温度，温度变化影响布拉格光栅反射波波长中心；采用长周期光栅测量湿度，而湿度变化影响长周期光栅透射波波长中心；因此，一透一反的测量结构可将温度与湿度所对应的中心波长进行有效区分，彻底解决了串联干扰问题。

3、本实用新型在采用长周期光栅测量湿度时，采用了负折射率温度系数的塑料覆层有效解决了温度的交叉敏感问题。