基於螺旋遊絲的光纖溼度傳感器的製作方法
2023-06-17 16:54:41
專利名稱：基於螺旋遊絲的光纖溼度傳感器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種光纖傳感器，尤其涉及一種光纖溼度傳感器。
背景技術：
目前，溼度的測量在工農業生產和日常生活中的應用十分廣泛，傳統的溼度傳感器一般分為電子式和機械式兩種。電子式溼度傳感器具有靈敏度高，測量精度高等優點，但其工作環境具有一定的局限性，不適合用於電磁環境、長期處於高溼度環境及不能遠距離傳輸；機械式溼度傳感器，對環境要求較低，但不適用於密閉環境或者遠距離監控的場所。 因此，現有的溼度測量儀器還不能夠滿足很多生產、生活的實際需要。
發明內容
針對現有技術的不足，本發明提出了一種穩定性好、可靠性高、可遠距離傳輸的基於螺旋遊絲的光纖溼度傳感器。本發明的技術解決方案是一種基於螺旋遊絲的光纖溼度傳感器，其特殊之處在於包括用於敏感溼度的螺旋遊絲敏感元件、將轉動式敏感元件的移動距離轉換為相應光信號的光強度探測器、向光強度探測器提供光信號並接收其輸出光信號的光發射接收單元、將光發射接收單元接收的光信號轉換為相應電信號的光電轉換單元；所述螺旋遊絲敏感元件包括腔體、設置在腔體內的芯軸、螺旋方式繞在芯軸上的遊絲，所述腔體兩端分別設置有鏡頭座和後蓋，所述芯軸的兩端分別向外伸出鏡頭座和後蓋，所述芯軸可在鏡頭座和後蓋內沿軸線運動；所述遊絲的一端固定在腔體上，其另一端固定在芯軸上；所述光強度探測器包括設置在鏡頭座外端的準直器座、固定在芯軸端面的反光鏡、設置在準直器座內的準直器，所述準直器與反光鏡同軸設置，所述準直器座和鏡頭座將反光鏡完全密封在內；所述準直器通過光纖與光發射接收單元相連。上述光發射接收單元包括光源、隔離器、耦合器、探測器、光源檢測器；所述光源的輸出端連接隔離器的輸入端；所述耦合器的輸入端分別與隔離器的輸出端以及探測器的輸入端相連；所述耦合器的輸出端分別與光源檢測器及準直器相連。上述螺旋遊絲為單面塗有聚醯亞胺膜的彈性銅皮。上述聚醯亞胺膜的厚度是0. 1 0. 2mm。本發明採用塗有聚醯亞胺膜溼度螺旋遊絲，當被檢測環境的溼度時可以實時檢測其變化值，相對穩定性高，而且整個溼度傳感器光學傳輸部分均採用單模光纖，可實現遠距離監控及傳輸。
圖IA為本發明的結構全剖示意圖IB為本發明的機構半剖示意圖；圖2為光發射接收單元的結構示意圖；圖中1-螺旋遊絲敏感元件，2-光強度探測器，3-光發射接收單元，4-腔體， 5-芯軸，6-遊絲，7-鏡頭座，8-後蓋，9-準直器座，10-反光鏡，11—準直器，12—密封圈， 13-光纖，14-光源，15-隔離器，16-耦合器，17-光源檢測器。
具體實施例方式參見圖1A、圖1B，本發明是一種基於螺旋遊絲的光纖溼度傳感器，包括用於敏感溼度的螺旋遊絲敏感元件1、將轉動式敏感元件的移動距離轉換為相應光信號的光強度探測器2、向光強度探測器2提供光信號並接收其輸出光信號的光發射接收單元3、將光發射接收單元3接收的光信號轉換為相應電信號的光電轉換單元；螺旋遊絲敏感元件1包括腔體4、設置在腔體4內的芯軸5、螺旋方式繞在芯軸上的遊絲6，腔體兩端分別設置有鏡頭座7和後蓋8，其中鏡頭座7與腔體4的前端同軸連接， 鏡頭座7與在腔體4後端設置的後蓋8中心孔同軸，是用於保證芯軸5做水平前後移動 』遊絲6的一端固定在腔體4上，其另一端固定在芯軸5上。光強度探測器2包括設置在鏡頭座7外端的準直器座9、固定在芯軸5端面的反光鏡10、設置在準直器座9內的準直器11，反光鏡10設置於芯軸5延伸至腔體4外的端頭內且與芯軸5同軸，其反射面朝外；準直器11是固定於準直器座9中心，並設置於鏡頭座7 的前端，中心與反光鏡10中心對齊；準直器座9和鏡頭座7將反光鏡10完全密封在內；準直器11通過光纖13與光發射接收單元3相連；一般準直器座9和鏡頭座7是通過密封圈 12密封連接。一般在螺旋溼度遊絲6的外面塗有聚醯亞胺膜，聚醯亞胺膜厚度控制在 0. 1-0. 2mm為佳。當被檢測環境的溼度發生變化時，塗有聚醯亞胺膜的溼度遊絲6會發生旋轉，從而帶動芯軸5前後平動，引起反光鏡10與準直器11間的距離發生變化，從而引起輸出光強發生變化，以用於檢測溼度的實時變化值。根據G-Iens準直器的間距耦合損耗公式
權利要求
1.一種基於螺旋遊絲的光纖溼度傳感器，其特徵在於包括用於敏感溼度的螺旋遊絲敏感元件、將轉動式敏感元件的移動距離轉換為相應光信號的光強度探測器、向光強度探測器提供光信號並接收其輸出光信號的光發射接收單元、將光發射接收單元接收的光信號轉換為相應電信號的光電轉換單元；所述螺旋遊絲敏感元件包括腔體、設置在腔體內的芯軸、螺旋方式繞在芯軸上的遊絲， 所述腔體兩端分別設置有鏡頭座和後蓋，所述芯軸的兩端分別向外伸出鏡頭座和後蓋，所述芯軸可在鏡頭座和後蓋內沿軸線運動；所述遊絲的一端固定在腔體上，其另一端固定在芯軸上；所述光強度探測器包括設置在鏡頭座外端的準直器座、固定在芯軸端面的反光鏡、設置在準直器座內的準直器，所述準直器與反光鏡同軸設置，所述準直器座和鏡頭座將反光鏡完全密封在內；所述準直器通過光纖與光發射接收單元相連。
2.根據權利要求1所述的基於螺旋遊絲的光纖溼度傳感器，其特徵在於所述光發射接收單元包括光源、隔離器、耦合器、探測器、光源檢測器；所述光源的輸出端連接隔離器的輸入端；所述耦合器的輸入端分別與隔離器的輸出端以及探測器的輸入端相連；所述耦合器的輸出端分別與光源檢測器及準直器相連。
3.根據權利要求1或2所述的基於螺旋遊絲的光纖溼度傳感器，其特徵在於所述螺旋遊絲為單面塗有聚醯亞胺膜的彈性銅皮。
4.根據權利要求3所述的基於螺旋遊絲的光纖溼度傳感器，其特徵在於所述聚醯亞胺膜的厚度是0. 1 0. 2mm。
全文摘要
本發明所涉及的是一種基於螺旋遊絲的光纖溼度傳感器，包括用於敏感溼度的螺旋遊絲敏感元件1、將轉動式敏感元件的移動距離轉換為相應光信號的光強度探測器2、向光強度探測器提供光信號並接收其輸出光信號的光發射接收單元3、將光發射接收單元接收的光信號轉換為相應電信號的光電轉換單元；本發明採用塗有聚醯亞胺膜溼度螺旋遊絲，當被檢測環境的溼度時可以實時檢測其變化值，相對穩定性高，而且整個溼度傳感器光學傳輸部分均採用單模光纖，可實現遠距離監控及傳輸。
文檔編號G01N21/27GK102279159SQ20101019898
公開日2011年12月14日 申請日期2010年6月12日 優先權日2010年6月12日
發明者劉釗, 姚勝利, 孫博, 張紅菊, 李寶奇, 李小紅, 楊向輝, 米磊, 賀正權, 趙燕, 韓笑路 申請人:飛秒光電科技(西安)有限公司