光纤湿敏探头和光纤湿敏检测系统的制作方法

本实用新型涉及光纤探头技术领域，尤其涉及一种光纤湿敏探头，还涉及应用该光纤湿敏探头的光纤湿敏检测系统。

背景技术：

现有湿度传感器主要分为电阻式湿敏元件、电容式湿敏元件、陶瓷湿度传感器三大类。湿敏电阻的特点是在基片上覆盖一层用感湿材料制成的膜，当空气中的水蒸气吸附在感湿膜上时，元件的电阻率和电阻值都发生变化，利用这一特性即可测量湿度。湿敏电阻的优点是灵敏度高，主要缺点是线性度和产品的互换性差。湿敏电容一般是用高分子薄膜电容制成的。当环境湿度发生改变时，湿敏电容的介电常数发生变化，使其电容量也发生变化，其电容变化量与相对湿度成正比。湿敏电容的精度一般比湿敏电阻要低一些。陶瓷湿度传感器又称金属氧化物湿度传感器，因其感湿材料是由金属氧化物粉末经加压成型、烧结而成陶瓷物。因烧结程度可得很多孔状物，而在多孔质表面上会吸附水蒸气，以形成吸附层，而吸附层内之h+离子会因水蒸气的附着形成电流载子，当湿度高时，吸附层之水蒸气附着的电流容易流动。陶瓷湿度传感器即利用此性质，使湿度变化而转变成阻抗值变化的输出。在使用陶瓷湿度传感器时，须注意加热净化型不适于连续监视，因其一次净化之效果只维持15分钟至30分钟，而非加热净化型之湿度传感器，则可连续使用，但其测定环境温度不能高于50℃，且在长时间内不结露才可使用。而且，现有湿度传感器在高压环境、强电磁干扰等的苛刻工业应用环境下，容易产生静电、漏电、器件损坏的情况，不利于在恶劣环境下使用。

此外，氯化钴是红色单斜晶系结晶，易潮解。在室温下稳定，遇热失去结晶水变成蓝色，在潮湿空气中又变为红色。由于氯化钴的易溶于水的特别性质，导致氯化钴容易吸收空气中的水，改变了光的透过率。不同的吸水程度，就有不同光的透过率，而氯化钴吸收了的光后，会产生荧光，因此，可利用该功能来检查空气中的湿度。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的是提供一种结构简单，可在强电磁干扰的环境中工作的光纤湿敏探头。

本实用新型的另一目的是提供一种结构简单，可在强电磁干扰的环境中工作的光纤湿敏检测系统。

为了实现上述主要目的，本实用新型提供的光纤湿敏探头包括双光纤准直器、氯化钴玻璃片和反射镜，氯化钴玻璃片设置在靠近双光纤准直器的透镜的一端，反射镜安装在氯化钴玻璃片背向双光纤准直器的一侧；氯化钴玻璃片包括玻璃基板，玻璃基板面向双光纤准直器的侧面设置有第一氯化钴晶体层，双光纤准直器与反射镜之间的光路透过第一氯化钴晶体层。

由上述方案可见，本实用新型的光纤湿敏探头通过设置双光纤准直器、氯化钴玻璃片和反射镜进行湿度检测，结构简单，可利用氯化钴玻璃片中的第一氯化钴晶体层吸收空气中的水分，从而改变光的透过率，通过对光的透射率改变的检测可获得空气中的湿度值。此外，本实用新型利用光信号的方式进行湿度检测，光纤不易导电，可在强电磁干扰的环境中工作，防止器件损坏。

进一步的方案中，玻璃基板与第一氯化钴晶体层之间还设置有空心玻璃微球开口背向玻璃基板的空心玻璃微球层，空心玻璃微球层粘接在玻璃基板上，第一氯化钴晶体层覆盖在空心玻璃微球层的空心玻璃微球开口的一侧并填满空心玻璃微球层中的所有空心玻璃微球。

由此可见，通过在玻璃基板与第一氯化钴晶体层之间设置空心玻璃微球层，第一氯化钴晶体层覆盖在空心玻璃微球层的空心玻璃微球开口的一侧并填满空心玻璃微球层中的所有空心玻璃微球，可使第一氯化钴晶体层更容易固定在玻璃基板上，且第一氯化钴晶体层填满空心玻璃微球层中的所有空心玻璃微球，可增加第一氯化钴晶体层的厚度，使湿度检测更加精准。

进一步的方案中，玻璃基板面向反射镜的侧面镀有预设光线波长的增透膜。

由此可见，在玻璃基板面向反射镜的侧面镀有预设光线波长的增透膜，可对需要的光线进行增透，可提高检测精度。

进一步的方案中，玻璃基板还设置有第二氯化钴晶体层，第二氯化钴晶体层位于玻璃基板靠近反射镜的一侧。

由此可见，设置第一氯化钴晶体层和第二氯化钴晶体层，可进一步增大氯化钴晶体层的面积，可使湿度检测更加精准。

为了实现上述另一目的，本实用新型的光纤湿敏检测系统包括激光器、光纤湿敏探头以及光电探测器，光纤湿敏探头应用上述的光纤湿敏探头，激光器与双光纤准直器的入射光纤连接，光电探测器与双光纤准直器的反射光纤连接。

由上述方案可见，本实用新型光纤湿敏检测系统的光纤湿敏探头通过设置双光纤准直器、氯化钴玻璃片和反射镜进行湿度检测，结构简单，可利用氯化钴玻璃片中的氯化钴晶体层吸收空气中的水分，从而改变光的透过率，通过对光的透射率改变的检测可获得空气中的湿度值。此外，本实用新型利用光信号的方式进行湿度检测，光纤不易导电，可在强电磁干扰的环境中工作，防止器件损坏。

进一步的方案中，光电探测器通过滤波片与反射光纤连接。

由此可见，光电探测器通过滤波片与反射光纤连接，可使反射回来的光线进一步过滤，提高检测精度。

进一步的方案中，入射光纤和反射光纤均为多模光纤。

由此可见，入射光纤和反射光纤均采用多模光纤，可减小传输损耗，提高检测精度。

附图说明

图1是本实用新型光纤湿敏检测系统实施例的结构示意图。

图2是本实用新型光纤湿敏检测系统实施例中一种氯化钴玻璃片的结构剖视图。

图3是本实用新型光纤湿敏检测系统实施例中另一种氯化钴玻璃片的结构剖视图。

图4是本实用新型光纤湿敏检测系统实施例中又一种氯化钴玻璃片的结构剖视图。

以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。

具体实施方式

如图1所示，本实施例的光纤湿敏检测系统包括激光器1、光纤湿敏探头2以及光电探测器3。其中，光纤湿敏探头2包括双光纤准直器21、氯化钴玻璃片22和反射镜23。双光纤准直器21包括尾纤211和透镜212，透镜21与尾纤211粘接。氯化钴玻璃片22设置在靠近双光纤准直器21的透镜212的一端，反射镜23安装在氯化钴玻璃片22背向双光纤准直器21的一侧。尾纤211设置有入射光纤213和反射光纤214，其中，入射光纤213和反射光纤214均为多模光纤。激光器1与双光纤准直器21的入射光纤213连接，光电探测器3与双光纤准直器21的反射光纤214连接。本实施例中，光电探测器2通过滤波片4与反射光纤214连接，其中，滤波片4为带通滤波片，中心波长为700nm，带宽为40nm。激光器1、光电探测器3、双光纤准直器21和反射镜23均可采用现有公知的器件，在此不再赘述。

本实用新型光纤湿敏检测系统中的氯化钴玻璃片22可以有多种结构设置，下面对三种氯化钴玻璃片的结构进行说明。

一个实施例中，参见图2，氯化钴玻璃片5包括玻璃基板51，玻璃基板51面向双光纤准直器21的侧面设置有第一氯化钴晶体层52，双光纤准直器21与反射镜23之间的光路透过第一氯化钴晶体层52。第一氯化钴晶体层5由氯化钴晶体和胶水组成，氯化钴晶体通过胶水粘接在玻璃基板上。玻璃基板51面向反射镜23的侧面511镀有预设光线波长的增透膜。本实施例中，预设光线波长为700nm，可增加波长为700nm的光线的透射率。

另一个实施例中，参见图3，氯化钴玻璃片6包括玻璃基板61，玻璃基板61面向双光纤准直器21的侧面设置有第一氯化钴晶体层62，双光纤准直器21与反射镜23之间的光路透过第一氯化钴晶体层62。玻璃基板61与第一氯化钴晶体层62之间还设置空心玻璃微球层63，空心玻璃微球层63由多个空心玻璃微球631通过胶水632粘接在玻璃基板61上形成。空心玻璃微球631均设置有空心玻璃微球开口，空心玻璃微球开口背向玻璃基板61，空心玻璃微球层63粘接在玻璃基板61上，第一氯化钴晶体层62覆盖在空心玻璃微球层63的空心玻璃微球开口的一侧并填满空心玻璃微球层63中的所有空心玻璃微球631。玻璃基板61面向反射镜23的侧面611镀有预设光线波长的增透膜。本实施例中，预设光线波长为700nm。

又一个实施例中，参见图4，氯化钴玻璃片7包括玻璃基板71，玻璃基板71靠近双光纤准直器21的一侧设置有第一氯化钴晶体层72，玻璃基板71靠近反射镜23的一侧设置有第二氯化钴晶体层73，双光纤准直器21与反射镜23之间的光路透过第一氯化钴晶体层72和第二氯化钴晶体层73。

本实施例的光纤湿敏检测系统在工作时，通过激光器1发射出波长为630nm的光线，630nm波长的光线通过双光纤准直器21的入射光纤213传播至氯化钴玻璃片5，630nm波长的光线穿过氯化钴玻璃片5的第一氯化钴晶体层时，产生波长为700nm的光线，700nm波长的光线经过反射镜23反射，由双光纤准直器21的反射光纤214接收，700nm波长的光线经过滤波片4滤波后传输至光电探测器3，光电探测器3可进一步将光信号转换为电信号并发送至控制器进行处理，从而获得相应的湿度数值，此为本领域技术人员的公知技术，在此不再赘述。

由上述可知，本实用新型的光纤湿敏探头通过设置双光纤准直器、氯化钴玻璃片和反射镜进行湿度检测，结构简单，可利用氯化钴玻璃片中的第一氯化钴晶体层吸收空气中的水分，从而改变光的透过率，通过对光的透射率改变的检测可获得空气中的湿度值。此外，本实用新型利用光信号的方式进行湿度检测，光纤不易导电，可在强电磁干扰的环境中工作，防止器件损坏。

需要说明的是，以上仅为本实用新型的优选实施例，但发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本实用新型做出的非实质性修改，也均落入本实用新型的保护范围之内。