[实用新型]采用光纤光栅传感器的干湿法温湿度传感探头

说明书

1、技术领域：

环境参数监测技术领域

2、背景技术：

目前国内外各公司生产的温湿度传感探头主要包括以水银温度计组成的干湿球温湿度探头、湿敏电阻式温湿度探头、湿敏电容式温湿度探头等通用产品，尚未有采用光纤光栅传感器和干湿法相结合的温湿度探头。干湿球温湿度探头技术较为成熟，主要采用干、湿两个水银温度计组成干湿度表，以查表法测得空气中的相对湿度值，这种类型的温湿度计成本低，性能稳定。但该温湿度计只能每个探头独立使用，并且只能依靠人工完成数据读取及记录，使用中便利性差、人工成本高，更无法做到多传感探头组网使用、温湿度数据远程传输等功能，不具备智能化使用的条件。而电阻式、电容式温湿度传感探头是通过温敏、湿敏电子元器件感知温度和湿度数据，其使用过程中需要供电，数据传输也需要电源及相关电缆进行辅助，无法做到传感端无源化，且电子器件对使用环境比较敏感，长时间使用容易老化，产生精度的下降。采用光纤光栅传感器作为温度和湿度敏感元件，再利用干湿法组成温度和相对湿度传感探头，可以做到敏感元件全光纤化，探头性能稳定、使用寿命长，利用光纤传输数据，可实现传感数据的长距离传输，因此该探头具备适合传感数据远距离传输、探头使用寿命长、性能稳定、抗电磁干扰强等天然优势。

3、实用新型内容：

采用光纤光栅传感器的干湿法温湿度传感探头的目的在于：

1)采用光纤光栅传感器的干湿法温湿度传感探头利用以刻蚀在光纤上的光栅为敏感元件的光纤光栅温度、湿度传感器组成传感探头，可以实现无源化、全光化的传感终端。该探头在电磁敏感场合使用具有安全可靠的优势。

2)利用光纤光栅温度传感器的波长区分特性可以实现波分复用功能，多个温湿度传感探头所用光纤光栅的中心波长不同，可串联在同一根光纤上实现波分复用。

3)探头内集成两只相同规格经温敏封装的光纤光栅温度传感器，一只光纤光栅温度传感器作为干端传感器置于空气中用于测量环境温度值，另一只光纤光栅温度传感器置于探头的湿敏引流线中完成湿敏封装作为湿度传感器，当环境相对湿度发生变化时，温度传感器测得的温度值与湿度传感器测得的温度值产生温差，该温差大小与空气中相对湿度成比例关系，通过对该比例关系的换算可以得到环境中的相对湿度值。

4)光纤光栅温湿度传感探头所感测到的温湿度信息以其中心波长的变化来体现，该波长变化可转化为远端光源输入到探头的激光的波长变化，通过传输光纤可将携带温湿度信息的激光远距离回传至远端信号处理设备进行温湿度数据解算。

4、附图说明：

图1是上述的采用光纤光栅传感器的干湿法温湿度传感探头的工作原理图。

5、具体实施方式：

图1示出了采用光纤光栅传感器的干湿法温湿度传感探头的工作原理图。探头主要由固定底板(1)、水箱(2)、外护罩(3)、湿度引流线(4)、光纤光栅温度传感器(5)、光纤光栅湿度传感器(6)、尾缆(7)等部分组成。光纤光栅温度传感器(5)固定在底板左右任意一侧，光纤光栅湿度传感器(6)外被覆湿度引流线(4)并固定在另一侧，湿度引流线(4)末端插入水箱(2)，光纤光栅温度传感器(5)与光纤光栅湿度传感器(6)之间用光纤连接，两者的输入输出光纤从尾缆(7)中间的孔引出，外护罩(3)扣在固定底板(1)外侧对温湿度传感器及光纤进行保护。

光纤光栅封装在温敏结构体中构成光纤光栅温度传感器，置于环境中测量空气中的温度值。同样的光纤光栅温度传感器外被覆湿度引流线构成湿度传感器，湿度引流线下端插入水箱内，水箱内的水由于虹吸现象会将湿度传感器被覆的引流线浸润。由于引流线浸润造成的水分挥发会使光纤光栅湿度传感器所测量的温度值与光纤光栅温度传感器温度值T之间产生差值ΔT，该ΔT与环境相对湿度成比例关系，通过干湿对比算法可解算出被测环境相对湿度值。