一种相对湿度测量装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及传感技术领域，尤其涉及一种相对湿度测量装置，信号采集装置包括重量测量装置、栅结构和两个分别设置于重量测量装置的上表面与下表面的光纤光栅，重量测量装置的端部设置栅结构，以通过栅结构吸收水分增加重量使重量测量装置的端部产生竖直方向上的弯曲形变；当重量测量装置的端部弯曲形变时，位于重量测量装置的上表面的光纤光栅拉长，位于重量测量装置的下表面的光纤光栅的缩短；光信号处理装置与光纤光栅连接，以对光纤光栅发射光信号并将接收到的由光纤光栅反射回的光信号转化为数字信号；数据处理装置与光信号处理装置连接，以对接收到的光信号处理装置的数字信号进行处理形成相对湿度的实时变化数据。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及传感器
，尤其涉及一种相对湿度测量装置。
技术介绍
光纤光栅探测技术是探测领域的一次变革，这种探测技术的实现得益于光纤光栅的制作工艺(包括位相掩模技术，低温高压氢扩散工艺)的提升。传统的电子式传感器在湿度测量方面的应用时，往往受到有源供电、电磁干扰等因素制约，且工作性质稳定度较低，信号远程传输不稳定，数据传输容量受限，很难在极端恶劣的环境下进行湿度检测。现通过将光纤光栅探测技术应用于传感器和湿度检测领域中，以克服传统电子式传感器在进行湿度测量时的应用缺陷。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本技术要解决的技术问题是解决现有的相对湿度测量装置容易受到有源供电、电磁干扰等因素制约，很难在极端恶劣的环境下进行湿度检测的问题。(二)技术方案为了解决上述技术问题，本技术提供了一种相对湿度测量装置，包括信号采集装置、光信号处理装置和数据处理装置，所述信号采集装置包括重量测量装置、栅结构和两个分别设置于所述重量测量装置的上表面与下表面的光纤光栅，所述重量测量装置的端部设置所述栅结构，以通过所述栅结构吸收水分增加重量使所述重量测量装置的端部产生竖直方向上的弯曲形变；当所述重量测量装置的端部弯曲形变时，位于所述重量测量装置的上表面的所述光纤光栅拉长，位于
所述重量测量装置的下表面的所述光纤光栅的缩短；所述光信号处理装置与所述光纤光栅连接，以对所述光纤光栅发射光信号并将接收到的由所述光纤光栅反射回的光信号转化为数字信号；所述数据处理装置与所述光信号处理装置连接，以对接收到的所述光信号处理装置的数字信号进行处理形成相对湿度的实时变化数据。其中，所述光信号处理装置包括FBG解调仪，所述FBG解调仪包括局端与信号处理元件，所述局端用于对所述光纤光栅发射光信号并接收所述光纤光栅反射回的光信号，所述信号处理元件均与所述局端和所述数据处理装置连接，以将所述局端接收到的光信号转化为数字信号并发射至所述数据处理装置。其中，所述栅结构的表面涂覆有高分子湿度敏感材料。其中，所述高分子湿度敏感材料为聚丙烯酰胺。其中，所述栅结构为铝制材料。其中，所述光纤光栅通过信号传输装置与所述光信号处理装置连接，所述信号传输装置为OPGW光缆或OPPC光缆。其中，所述重量测量装置包括基座与悬臂梁，所述悬臂梁的一端与所述栅结构垂直连接，另一端与所述基座固定连接，所述悬臂梁的上表面与下表面均设有所述光纤光栅。其中，所述信号采集装置的外部设有保护壳，所述悬臂梁通过所述基座与所述保护壳连接，所述信号传输装置穿入所述保护壳与所述光纤光栅连接。其中，还包括显示装置，所述显示装置与所述数据处理装置连接，用于对所述数据处理装置处理形成的相对湿度的实时变化数据进行显示。(三)有益效果本技术的上述技术方案具有如下优点：本技术的相对湿度测量装置的栅结构吸收所测环境空气中的水分，产生重量变化后对重量测量装置的端部产生微应力，并使重量测量装置的端部发生竖直
向下的弯曲形变，设置于重量测量装置上的光纤光栅因重量测量装置的端部的弯曲形变而发生相应的微形变，因此其自身的反射光谱中心波长随其形变而发生实时变化，光纤光栅将光信号处理装置发射的光信号中与其自身形变后得到反射光谱中心波长相匹配的光信号反射回光信号处理装置，再经过光信号处理装置将接受的实时光信号转化为数字信号，最后通过相应的数据处理装置进行建模及数据处理，对接收的光纤光栅反射光谱中心波长变化的数字信号进行分析处理，从而计算出实时环境相对湿度，获得相对湿度的实时变化。与传统的湿度测量装置相比，本技术的相对湿度测量装置的优势主要体现在信号采集装置的无源(电源)以及抗电磁波干扰的能力上。信号采集装置的光纤光栅具有无源化、抗电磁干扰、精度高、体积小质量轻和抗腐蚀的特点，并且集信息传感与传输于一身，本技术的工作性质较为稳定，只需要连接光缆便可以进行无源的监测，对于强电磁干扰，本技术几乎不受影响，所以可用于多种极端恶劣的环境下的湿度监测。同时，因温度对光纤光栅的反射波长也会造成影响，所以在重量测量装置上、下表面分别设置光纤光栅，两个光纤光栅因重量测量装置的端部的弯曲形变而发生相应的伸长和缩短，数字信号进入数据处理模块后，两个光纤光栅处测得的波长数据再通过做差的方式补偿光纤光栅由于温度交叉敏感引起的信号波长的误差，这样可以温度对排除光纤光栅的干扰，有效地补偿温度的交叉敏感，减少温度对波长值的影响，使结果更精确，实现对环境相对湿度的精确测量。除了上面所描述的本技术解决的技术问题、构成的技术方案的技术特征以及有这些技术方案的技术特征所带来的优点之外，本技术的其他技术特征及这些技术特征带来的优点，将结合附图作出进一步说明。附图说明图1是本技术实施例相对湿度测量装置的结构示意图；图2是本技术实施例相对湿度测量装置的信号采集装置的结构示意图。图中：1：信号采集装置；2：光信号处理装置；3：数据处理装置；4：信号传输装置；5：显示装置；11：重量测量装置；12：栅结构；13：光纤光栅；111：基座；112：悬臂梁。具体实施方式为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。此外，在本技术的描述中，除非另有说明，“多个”、“多根”、“多组”的含义是两个或两个以上，“若干个”、“若干根”、“若干组”的含义是一个或一个以上。如图1和图2所示，本技术实施例提供的相对湿度测量装置，包括信号采集装置1、光信号处理装置2和数据处理装置3，信号采集装置1包括重量测量装置11、栅结构12和两个分别设置于重量测量装置11的上表面与下表面的光纤光栅13，重量测量装置11的端部设置栅结构12，以通过栅结构12吸收水分增加重量使重量测量装置11的
端部产生竖直方向上的弯曲形变；当重量测量装置11的端部弯曲形变时，位于重量测量装置11的上表面的光纤光栅13拉长，位于重量测量装置11的下表面的光纤光栅13的缩短；光信号处理装置2与光纤光栅13连接，以对光纤光栅13发射光信号并将接收到的由光纤光栅13反射回的光信号转化为数字信号；数据处理装置3与光信号处理装置2连接，以对接收到的光信号处理装置2的数字信号进行处理形成相对湿度的实时变化数据。本技术的相对湿度测量装置的栅结构吸收所测环境空气中的水分，产生重量变化后对重量测量装置的端部产生微应力，并使重量测量装置的端部发生竖直向下的弯曲形变，设置于重量测量装置上的光纤光栅因重量测量装置的端部的弯曲形变而发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种相对湿度测量装置，其特征在于：包括信号采集装置、光信号处理装置和数据处理装置，所述信号采集装置包括重量测量装置、栅结构和两个分别设置于所述重量测量装置的上表面与下表面的光纤光栅，所述重量测量装置的端部设置所述栅结构，以通过所述栅结构吸收水分增加重量使所述重量测量装置的端部产生竖直方向上的弯曲形变；当所述重量测量装置的端部弯曲形变时，位于所述重量测量装置的上表面的所述光纤光栅拉长，位于所述重量测量装置的下表面的所述光纤光栅的缩短；所述光信号处理装置与所述光纤光栅连接，以对所述光纤光栅发射光信号并将接收到的由所述光纤光栅反射回的光信号转化为数字信号；所述数据处理装置与所述光信号处理装置连接，以对接收到的所述光信号处理装置的数字信号进行处理形成相对湿度的实时变化数据。

【技术特征摘要】
1.一种相对湿度测量装置，其特征在于：包括信号采集装置、光信号处理装置和数据处理装置，所述信号采集装置包括重量测量装置、栅结构和两个分别设置于所述重量测量装置的上表面与下表面的光纤光栅，所述重量测量装置的端部设置所述栅结构，以通过所述栅结构吸收水分增加重量使所述重量测量装置的端部产生竖直方向上的弯曲形变；当所述重量测量装置的端部弯曲形变时，位于所述重量测量装置的上表面的所述光纤光栅拉长，位于所述重量测量装置的下表面的所述光纤光栅的缩短；所述光信号处理装置与所述光纤光栅连接，以对所述光纤光栅发射光信号并将接收到的由所述光纤光栅反射回的光信号转化为数字信号；所述数据处理装置与所述光信号处理装置连接，以对接收到的所述光信号处理装置的数字信号进行处理形成相对湿度的实时变化数据。2.根据权利要求1所述的相对湿度测量装置，其特征在于：所述光信号处理装置包括FBG解调仪，所述FBG解调仪包括局端与信号处理元件，所述局端用于对所述光纤光栅发射光信号并接收所述光纤光栅反射回的光信号，所述信号处理元件均与所述局端和所述数据处理装置连接，以将所述局端接收到的光信号转化为数字信号并发射至所述数据处理...

【专利技术属性】
技术研发人员：李路明，张治国，李志国，韩佳兵，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网江西省电力公司信息通信分公司，北京邮电大学，
类型：新型
国别省市：北京;11