[其他]光學(xué)纖維濕度、溫度測試系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 86211071
• 申請日: 1986-12-30
• 公開（公告）號: CN86211071U
• 公開（公告）日: 1987-12-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李英洪;黃競躍;李英洛
• 申請（專利權(quán)）人: 李英洪
• 主分類號: G01W1/02
• 分類號: G01W1/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種用光學(xué)纖維作感濕元件的濕度、溫度檢測系統(tǒng)。

在1966年世界氣象組織召開的儀器和觀測方法會議上，濕度測定被列為三大難題之一。但空氣濕度的檢測和控制，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科研各部門，如紡織、氣象、電子工業(yè)、醫(yī)學(xué)、軍事、食品貯藏等都有重要意義和用途。迄今為止，雖然已有多種感濕元件，但理想的成本低廉的濕度傳感還未研制出來。傳統(tǒng)的干濕球、毛發(fā)濕度計、通風干濕表屬非電量儀表，反映遲鈍或維修不便。目前常用的各種濕敏電容、碳濕度計、PCRC苯乙烯共聚物薄膜電阻等雖各具優(yōu)點。但響應(yīng)時間均在分或秒的量級，并各自存在不同缺點。一種性能較好的布雷迪陣列正在研制當中。使用最廣、線性、靈敏度和精度都較好的氯化鋰元件，由于測濕原理是通過水凝結(jié)的物理過程，因而滯后較大，并且難以長期在高濕度環(huán)境下工作，受污染后不易復(fù)原，價格昂貴。

本實用新型的目的是：用一種不同于傳統(tǒng)測濕原理和方法的新型傳感系統(tǒng)作為感濕元件實現(xiàn)對濕度和溫度的檢測和控制。

本實用新型的特征是：用二根光學(xué)纖維組成濕度傳感系統(tǒng)，將其中一根的某段去掉包層，讓其蕊層裸露于空氣中。借助雙路發(fā)光二極管和光電管組成的光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)將濕度變化直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柡蠼?jīng)微處理后實現(xiàn)對濕度和溫度的高精度、檢測和控制。

本實用新型的優(yōu)點在于：所采用的光學(xué)纖維感濕元件對濕度變化的響應(yīng)是光學(xué)過程，其本身不存在滯后現(xiàn)象，因此響應(yīng)時間可與目前濕度傳感器中性能最優(yōu)的布雷迪陣列元件的響應(yīng)時響相比擬或更小。克服了氯化鋰等其他濕敏元件的滯后現(xiàn)象。由于光纖對濕度變化反映不經(jīng)過凝結(jié)等宏觀物理過程，因而可作0～100％的全量程相對濕度檢控，基本上不存在滯差環(huán)，可長期工作于高濕環(huán)境。另外，由于采用光學(xué)纖維作濕度傳感器，不存在互換引起的元件離散誤差，也不存在元件制造工藝引起的誤差，再加上成本低廉，易于實施和推廣。

采用雙路光學(xué)纖維組成的傳感系統(tǒng)，將一路作為參考比較信號源，可避免光源、電源波動，受環(huán)境溫度、氣流擾動，機械擾動等引起的除濕度外的物理量變化帶來的誤差，因而抗干擾能力提高。用微處理器支持的信號處理系統(tǒng)，不僅大大提高測試精度????還可實現(xiàn)隨機或定時的顯示、記錄、控制及其他多種功能。

本實用新型所采用的光學(xué)纖維濕度傳感系統(tǒng)的設(shè)計構(gòu)思是：根據(jù)現(xiàn)有理論（參閱：纖維光學(xué)－－理論和實踐，〔英〕 艾倫著，甘子光、林敏譯，輕工業(yè)出版社，1981年1月；W.B.Allan，F(xiàn)ibre Optics，Theory and Practice，Plenum Publishing Company Ltd，London NW 106SE，1973）一個與無限大 伯光源相垂直的光學(xué)纖維所聚集的光量與同一纖維接觸光源時所傳遞光量相等。纖維所聚集的光所占的比例用fm表示，那么，fm＝（N.A.）²其中光纖維數(shù)值孔徑N.A.的定義為N.A.＝（n₁²－n₂²）^1／2，這里n₁n₂.分別代表光學(xué)纖維芯層與包層的折射率。如果把光學(xué)纖維傳輸路徑上的某段去掉包層暴露于空氣中，其中的n₂應(yīng)由 空氣折射率n₀代替。當空氣中水汽含量生變化時隨著n₀的改變，數(shù)值孔徑N.A.的值也發(fā)生改變，從而引起達到光電接收管的光量發(fā)生改變，經(jīng)光電管轉(zhuǎn)換后成為輸出電壓的變化。經(jīng)微處理系統(tǒng)對信號采樣、處理可直接顯示相對濕度的數(shù)字量和溫度的數(shù)字量。就目前人工檢索79－84年美國專利 US－SP 和日本特許公開，79－84國標專利公報WPI累計分類索引的資料來看，還未發(fā)現(xiàn)類似發(fā)明。