专利名称：一种防水温湿度传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种温湿度传感器，特别涉及一种用于可能接触水的环境中的防水温湿度传感器。
背景技术：
温湿度传感器因具有测试精确度高、操作简便和性价比高等优点，广泛应用于工农业生产和日常生活等各个领域。但其亦存在一些不足，如温湿度传感器普适性差，且测试精度易受环境因素(如水汽、尘埃和有害化学物质等)影响较大，导致使用寿命缩短和测试精确度降低，从而限制了温湿度传感器的适用范围。由于外界水浸入温湿度传感器会导致感应元件损坏和精度降低，故防水性能为其能否用于有可能或经常性接触到水的环境所必备指标之一。日常许多工程对温湿度传感器防水性能都有要求，如为了研究建设工程中混凝土在使用环境因素的交互作用下耐久性退化，通常选定温度和湿度作为研究的重点，多采用温湿度传感器来监测混凝土对外界温湿度变化的响应；传统的温湿度传感器因不具备防水性而不能直接现浇入混凝土中，即使采用钻孔后置法放入温湿度传感器来监测混凝土内部温湿度，但又面临环境中的水使混凝土饱和后，多余的水仍有进入温湿度传感器导致其损坏或精度降低可能。此外，岩土工程中亦常采用温湿度传感器监测土基或深层岩土温湿度变化与其各项性能的联系，而地下水位上升或者表层渗水均有可能使传感器浸水，导致感应元件损坏或降低其精确度。有鉴于此，有些专家利用微孔滤膜制作防水温湿度传感器，但是在一定的水压作用下，水仍可以浸入传感器内部，故其只能用于无压力或微压力条件。因此，亟需开发一种防水温湿度传感器来满足特定工程需要。
发明内容为了解决现有温湿度传感器防水性能不佳而导致适用面较差的技术问题，本实用新型提供一种能有效防水的防水温湿度传感器。为了实现上述技术目的，本实用新型的技术方案是，一种防水温湿度传感器，包括金属壳筒体、金属网、衬垫纤维布、导电网、中央设有拉簧连接架的环型的微拉簧固定架、环型的绝缘垫片、筒状的卡套、磁铁、隔板、橡胶密封圈、微拉簧、螺线管、温湿度感应元件、固定基座、微电池、导线和用于传输温湿度感应元件信号的四芯电缆，所述的金属网、衬垫纤维布、导电网、微拉簧固定架和绝缘垫片自上而下依次层叠于金属壳筒体一端的端口上，所述的卡套固定于金属壳筒体的外壁上并压紧层叠的金属网、衬垫纤维布、导电网、微拉簧固定架和绝缘垫片，所述的微拉簧的一端连接至微拉簧固定架的拉簧连接架，微拉簧的另一端连接磁铁的一侧，所述的磁铁的另一侧固定有橡胶密封圈，所述的隔板为环型并固定于磁铁下方，隔板上沿竖直方向固定有用于引导磁铁运动方向的导向板，隔板的内侧设有用于匹配橡胶密封圈的凹槽，所述的螺线管固定于隔板下方，螺线管的一端通过导线连接至导电网，螺线管的另一端串联微电阻后再连接至微电池的一个电极，所述的固定基座固定于螺线管下方，所述的温湿度感应元件固定于固定基座上，所述的微电池安装于固定基座内，微电池的另一电极接触金属壳筒体，所述的四芯电缆穿过金属壳筒体并连接至温湿度感应元件。所述的一种防水温湿度传感器，还包括用于给微电池充电的二芯电缆，所述的二芯电缆穿过金属壳筒体并连接至微电池。所述的一种防水温湿度传感器，所述的金属壳筒体的一端外缘上设有筒体螺纹， 所述的卡套内壁上开有与筒体螺纹匹配的卡套螺纹，卡套通过螺纹固定于金属壳筒体上。所述的一种防水温湿度传感器，所述的金属壳筒体和卡套是由耐锈蚀且导热性能好的金属材料制成，金属壳筒体起到保护筒内装置和传热作用；其上部为防水螺纹可与壳体上部结构连为一体，中上部做成向内微凸起，起固定隔板作用。卡套起到联系壳体上部结构和密封金属壳筒体作用。所述的一种防水温湿度传感器，所述的衬垫纤维布是由经硅氧烷或氟硅氧烷等疏水材料处理的聚丙烯无纤布制成，可起到阻止外界细小固体进入传感器内部作用，亦可使得浸入水在纤维之间存留，形成电路通道作用。所述的一种防水温湿度传感器，所述的导电网是由碳纤维或耐腐金属网等导电材料制成，与螺线管相连组成电路。所述的一种防水温湿度传感器，所述的金属网是由不锈钢或铜等耐腐材料制成， 可以防止外界的固体物质进入传感器内部，起防护作用；此外，其还是组成电路的一部分。所述的一种防水温湿度传感器，所述的固定基座由非吸湿性材料制成。所述的一种防水温湿度传感器，所述的隔板是由硬质塑料或铜等制成，具有隔断和限位功能。所述的一种防水温湿度传感器，所述的温湿度感应元件为单独或集成为一体的温度和湿度感应元件，并通过四芯电缆与外界测试仪连接；四芯电缆可与微电池充电用的二芯电缆集成一束，亦可在末端分开单独专用。微拉簧固定架可为防腐蚀性金属或高分子树脂材质，起固定微拉簧作用。绝缘垫片由硅橡胶等材料制备，起到密封和隔开作用。磁铁上固定的橡胶密封圈，可与电磁场相互作用，牵引装置密封阻断传导通道作用，橡胶密封圈由性能极好的硅橡胶等制成，具有密封和阻断作用。螺线管是由漆包线绕制而成，当内部有直流电通过时，产生电磁场与密封装置端头的磁铁相互作用，牵引整个装置阻断或开启传导通道；其上所串接的微电阻是用来控制线路中直电流大小，用以产生合理的电磁场强度。本实用新型的技术效果在于，利用外界水浸入传感器壳体上部结构使内部电路形成电流回路，直流电流通过螺线管产生电磁场，而内部密封装置中含有一块磁铁，根据磁极的异性相吸原理，牵引内部密封装置封堵传导通道，从而避免水接触到温湿度传感器；壳体上部结构中的水蒸发可使内部电路成为断路，电磁场随即消失，内部密封装置在微拉簧作用下开启传导通道，内外物质(水汽)可进行迁移交换。简言之，该构造是利用水的存在与否来接通或断开电路，从而引发电磁场产生与消失，与微拉簧共同作用移动内部密封装置， 达到断开或联通整个通道。故本实用新型适用于可能与水接触的环境，且能承受一定外界水压力作用而不浸水，可避免温湿度传感元件因接触水而导致寿命和精确度的降低，其密封性和适用性好，并可根据是否浸水，及时有效的阻断和开启传导通道，具有良好的实时性能。同时本实用新型构造合理，布局紧凑，各部件占用空间小，可根据需要对内部进行调整， 使用操作简便，通用性和可操作性好，可根据需要对其充电，从而达到可长久使用目的，所用部件易于获取、廉价且性价比较高，经济性较佳。
以下结合附图对本实用新型作进一步说明。

图1为本实用新型的结构示意图；图2为本实用新型的微拉簧固定架结构示意图；图3为本实用新型的隔板结构示意图；其中1为金属网，2为衬垫纤维布，3为导电网,4为微拉簧固定架,5为卡套,6为筒体螺纹，7为绝缘垫片，8为微拉簧，9为隔板，10为螺线管，11为温湿度感应元件，12为固定基座，13为导线，14为磁铁，15为橡胶密封圈，16为金属壳筒体，17为微电阻，18为微电池， 19为四芯电缆，20为二芯电缆，21为拉簧连接架，22为导向板，23为凹槽。
具体实施方式
下面实施例是对本实用新型技术内容的进一步说明，但并非对本实用新型实质内容的限制。参见图1、图2、图3，本实用新型包括金属壳筒体16、金属网1、衬垫纤维布2、导电网3、中央设有拉簧连接架21的环型的微拉簧8固定架4、环型的绝缘垫片7、筒状的卡套
5、磁铁14、隔板9、橡胶密封圈15、微拉簧8、螺线管10、导线13、微电阻17、温湿度感应元件
11、固定基座12、微电池18和用于传输温湿度感应元件11信号的四芯电缆19，金属网1、 衬垫纤维布2、导电网3、微拉簧8固定架4和绝缘垫片7自上而下依次层叠于金属壳筒体 16 一端的端口上，金属壳筒体16的一端外壁上设有筒体螺纹6，所述的卡套内侧开有与筒体螺纹6匹配的卡套螺纹，卡套通过螺纹固定于金属壳筒体16上并压紧层叠的金属网1、衬垫纤维布2、导电网3、微拉簧8固定架4和绝缘垫片7，微拉簧8的一端连接至微拉簧8固定架4的拉簧连接架21，微拉簧8的另一端连接磁铁14的一侧，磁铁14的另一侧固定有橡胶密封圈15，隔板9为环型并固定于磁铁14下方，隔板9上沿竖直方向固定有用于引导磁铁14运动方向的导向板22，隔板9的内侧设有用于匹配橡胶密封圈15的凹槽23，螺线管 10固定于隔板9下方，螺线管10的一端通过导线13连接至导电网3，螺线管10的另一端串联微电阻17后再连接至微电池18的一个电极，固定基座12固定于螺线管10下方，温湿度感应元件11固定于固定基座12上，微电池18安装于固定基座12内，微电池18的另一电极接触金属壳筒体16，四芯电缆19穿过金属壳筒体16并连接至温湿度感应元件11，二芯电缆20穿过金属壳筒体16并连接至微电池18。本实用新型可置于有可能接触到水的环境中，用于长期测试环境中温湿度值。本实用新型实施时，直接置于所需测定环境中，通过测试设备获取测试结果，并可通过相应的充电设备对微电池18进行充电。本实用新型工作原理是利用外界水浸入且存留于衬垫纤维布2中，进而连通金属网1和导电网3，使内部电路形成电流回路；直流电流经螺线管10 产生的电磁场与磁铁14相互作用，牵引密封装置封堵隔板9中部的传导通道，可避免水接触到温湿度传感器元件；存留在衬垫纤维布2中的水蒸发会切断内部电路，电磁场随即消失，密封装置在微拉簧8作用下开启传导通道，内外物质(水汽)即可进行交换。
权利要求1.一种防水温湿度传感器，其特征在于，包括金属壳筒体、金属网、衬垫纤维布、导电网、中央设有拉簧连接架的环型的微拉簧固定架、环型的绝缘垫片、筒状的卡套、磁铁、隔板、橡胶密封圈、微拉簧、螺线管、导线、微电阻、温湿度感应元件、固定基座、微电池和用于传输温湿度感应元件信号的四芯电缆，所述的金属网、衬垫纤维布、导电网、微拉簧固定架和绝缘垫片自上而下依次层叠于金属壳筒体一端的端口上，所述的卡套固定于金属壳筒体的外壁上并压紧层叠的金属网、衬垫纤维布、导电网、微拉簧固定架和绝缘垫片，所述的微拉簧的一端连接至微拉簧固定架的拉簧连接架，微拉簧的另一端连接磁铁的一侧，所述的磁铁的另一侧固定有橡胶密封圈，所述的隔板为环型并固定于磁铁下方，隔板上沿竖直方向固定有用于引导磁铁运动方向的导向板，隔板的内侧设有用于匹配橡胶密封圈的凹槽， 所述的螺线管固定于隔板下方，螺线管的一端通过导线连接至导电网，螺线管的另一端串联微电阻后再连接至微电池的一个电极，所述的固定基座固定于螺线管下方，所述的温湿度感应元件固定于固定基座上，所述的微电池安装于固定基座内，微电池的另一电极接触金属壳筒体，所述的四芯电缆穿过金属壳筒体并连接至温湿度感应元件。
2.根据权利要求1所述的一种防水温湿度传感器，其特征在于，还包括用于微电池充电的二芯电缆，所述的二芯电缆穿过金属壳筒体并连接至微电池。
3.根据权利要求1所述的一种防水温湿度传感器，其特征在于，所述的金属壳筒体的一端外缘上设有筒体螺纹，所述的卡套内壁开有与筒体螺纹匹配的卡套螺纹，卡套通过螺纹固定于金属壳筒体上。
4.根据权利要求1所述的一种防水温湿度传感器，其特征在于，所述的金属壳筒体和卡套是由耐锈蚀且导热性能好的金属材料制成。
5.根据权利要求1所述的一种防水温湿度传感器，其特征在于，所述的衬垫纤维布是由经硅氧烷或氟硅氧烷等疏水材料处理的聚丙烯无纤布制成。
6.根据权利要求1所述的一种防水温湿度传感器，其特征在于，所述的导电网是由碳纤维或耐腐金属网制成。
7.根据权利要求1所述的一种防水温湿度传感器，其特征在于，所述的金属网是由不锈钢或铜制成。
8.根据权利要求1所述的一种防水温湿度传感器，其特征在于，所述的固定基座由非吸湿性材料制成。
9.根据权利要求1所述的一种防水温湿度传感器，其特征在于，所述的隔板是由硬质塑料或铜制成。
10.根据权利要求1所述的一种防水温湿度传感器，其特征在于，所述的温湿度感应元件为单独或集成为一体的温度和湿度感元件。
专利摘要本实用新型公开了一种防水温湿度传感器，包括金属壳筒体、金属网、衬垫纤维布、导电网、中央设有拉簧连接架的环型的微拉簧固定架、环型的绝缘垫片、筒状的卡套、磁铁、隔板、橡胶密封圈、微拉簧、螺线管、导线、微电阻、温湿度感应元件、固定基座、微电池和用于传输温湿度感应元件信号的四芯电缆，本实用新型适用于有可能与水接触的环境。外界水浸入且存留于传感器壳体端部可使内部电路形成电流回路，螺线管产生的电磁场与磁铁相互作用，牵引内部密封装置封堵传导通道，可避免温湿度传感器元件因接触水而损坏和精度降低，且可承受一定水压力作用；存留的水蒸发后可切断内部电路，电磁场随即消失，微拉簧牵引内部密封装置开启传导通道。
文档编号G01D11/24GK202350826SQ20112043646
公开日2012年7月25日 申请日期2011年11月7日 优先权日2011年11月7日
发明者余志武, 刘鹏, 周旺保, 宋力, 资伟 申请人:中南大学, 高速铁路建造技术国家工程实验室