CN102213624B - 一种快速响应光纤光栅温度传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种快速响应光纤光栅温度传感器，包括光纤光栅、用于固定光纤光栅的光纤固定片、光纤固定片内置于封装管、横截面中心沿轴向开设通孔的第一光缆连接头和第二光缆连接头连接在封装管的两端，光纤固定片位于所述第一光缆连接头和第二光缆连接头之间，固定于光纤固定片上的光纤光栅分别穿过第一光缆连接头和第二光缆连接头的通孔；所述封装管为其外壁沿轴向至少去除一面管壁材料的封装管。本发明提供的光纤光栅温度传感器，一方面，封装管部分区域厚度较大，对光纤光栅具有较强的保护强度；另一方面，大大提高了光纤光栅温度传感器对环境温度的响应速度。同时，该光纤光栅温度传感器封装结构简单、紧凑，便于实施。
Description
技术领域
本发明涉及一种温度传感器领域，尤其涉及一种快速响应光纤光栅温度传感器的技术领域。
背景技术
目前，温度传感器广泛应用于各种工程结构，如隧道、桥梁、堤坝、大型建筑等，进行施工监测、长期健康监测和火灾探测。传统的温度传感器具有精度低、易受电磁干扰、稳定性差、信号传输距离短等缺点，很难在恶劣的工作环境里进行精确的监测。而光纤光栅温度传感器与传统的温度传感器相比，具有灵敏度高、体积小、重量轻、安全防爆、抗电磁干扰能力强、信号传输距离远等优点，因此，光纤光栅温度传感器越来越广泛地受到各行各业的青睐。
光纤光栅温度传感器在工程结构尤其是在土木结构中应用时，遇到两类问题，一是光纤光栅温度传感器本身强度的问题，二是时间响应的问题。高强度必然导致大的封装壳体厚度，从而影响对环境温度的响应速度；为提高响应速度，就要减小封装管的厚度，这又使得保护强度降低。在现有技术中，光纤光栅温度传感器的封装结构尚不能同时具备较强的保护强度和较快的响应速度，因此，本发明正是为了解决现有技术的不足，而提供一种既具有较强的保护强度、又具有较快响应速度的光纤光栅温度传感器。
实用新型内容
本发明的目的是为了解决现有技术中光纤光栅温度传感器不能同时具备较强的保护强度和较快的响应速度的技术问题，而提供一种既具有较强的保护强度、又能够对环境温度快速响应的光纤光栅温度传感器。
为解决上面所述的技术问题，本发明主要采取以下技术方案：
一种快速响应光纤光栅温度传感器，包括光纤光栅、用于固定光纤光栅的光纤固定片、光纤固定片内置于封装管、横截面中心沿轴向开设通孔的第一光缆连接头和第二光缆连接头连接在封装管的两端，光纤固定片位于第一光缆连接头和第二光缆连接头之间，固定于光纤固定片上的光纤光栅分别穿过第一光缆连接头和第二光缆连接头内的通孔；所述封装管为其外壁沿轴向至少去除一面管壁材料的封装管。
作为本发明的一项优选方案，在封装管内壁沿轴向对称设置用于固定光纤固定片的两条槽；进一步的，所述的两条槽设置于封装管未去除管壁材料的外壁相对应的内壁。
第一光缆连接头及第二光缆连接头和封装管的两端通过螺纹配合连接，使封装管和光缆连接头紧密连接。
作为本发明的一项优选方案，光纤固定片采用长方形或哑铃形的光纤固定片。进一步的，光纤固定片由金属、玻璃、陶瓷、胶木或复合材料制成；更进一步的，在光纤固定片中部设置长方孔、长腰孔、圆孔或网状孔，用于将光纤固定片中部的光纤光栅置于封装管的腔体中，这样可以方便导热，提高响应速度。进一步的，封装管由金属、玻璃或陶瓷制成。
作为优选方案，光纤光栅通过胶粘或焊接的方式固定在光纤固定片上；进一步的，光纤固定片上的光纤光栅呈松弛状态。
本发明提供的快速响应光纤光栅温度传感器，一方面，由于封装管部分区域厚度较大，保证了对光纤光栅有较强的保护强度；另一方面，采用本技术方案的封装结构，大大提高了光纤光栅温度传感器对环境温度的响应速度。同时，该光纤光栅温度传感器封装结构简单、紧凑，便于实施。
附图说明
图1是本发明第一种实施例的结构示意图；
图2是图1的侧视示意图；
图3是本发明第一种实施例的外形示意图；
图4是本发明第一种实施例封装管的外形示意图；
图5是图4的侧视剖视图；
图6是长方形光纤固定片的结构示意图；
图7是本发明第二种实施例封装管的外形示意图；
图8是图7的侧视示意图；
图9是哑铃形光纤固定片的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明进行详细阐述。
实施例1：请一并参阅图1至图6，图1是本发明第一种实施例的结构示意图，图2是图1的侧视示意图，图3是本发明第一种实施例的外形示意图，图4是本发明第一种实施例封装管的外形示意图，图5是图4的侧视剖视图，图6是长方形光纤固定片的结构示意图。如图所示，快速响应光纤光栅温度传感器包括光纤光栅4、用于固定光纤光栅4的光纤固定片2、光纤固定片2内置于封装管3、横截面中心沿轴向开设通孔的第一光缆连接头11和第二光缆连接头12连接在封装管3的两端，光纤固定片2位于第一光缆连接头11和第二光缆连接头12之间，固定于光纤固定片2上的光纤光栅4分别穿过所述第一光缆连接头11和第二光缆连接头12内的通孔，与光缆6相连接，所述封装管(3)为其外壁沿轴向对称去除了两面管壁材料的封装管。
在封装管3内壁沿轴向对称设置两条槽311、312，用于固定光纤固定片2；所述槽311、312沿轴向对称设置在封装管3未去除管壁材料的外壁相对应的内壁，确保封装管3的厚度，以保证对光纤光栅4的保护强度，避免因将槽311、312设置在封装管3去除管壁材料的外壁相对应的内壁，而造成降低封装管3对 光纤光栅4的保护强度。光纤固定片2为长方形，且其宽度即为所述槽311和槽312的槽底之间的直线距离，将光纤固定片2插入封装管3内壁的槽311、312中，使封装管3对光纤固定片2紧密固定。
为提高光纤光栅传感器对诸方位温度的响应敏感，在光纤固定片2中部设置长方孔，将光纤固定片2中部的光纤光栅4置于封装管3的腔体中，便于腔体内的温度无阻碍的传导至光纤光栅4。为了进一步提高由光纤固定片2产生的技术效果，光纤固定片2由金属、玻璃、陶瓷、胶木或复合材料制成。
在封装管3的两端和第一光缆连接头11及第二光缆连接头12通过螺纹配合连接，即分别设置有相互配合的内螺纹和外螺纹，这样就可以通过内螺纹、外螺纹的相互配合，使封装管3、第一光缆连接头11、第二光缆连接头12紧密结合，由于光纤固定片2通过槽311、312紧密地固定于封装管3内部，所以整个封装结构就达到了良好的固定效果；作为优选方案，封装管3由金属、玻璃或陶瓷材料制成。同时，采用上述材料制成的封装管3具有一定的厚度和强度，以保证对光纤光栅4有较强的保护强度。
本发明的具体实施过程如下：光纤光栅4通过胶粘或者光纤金属化后焊接的方式固定在中部开有长方孔的光纤固定片2上的固定部位5处，若光纤固定片2为金属时，通过胶粘或焊接的方式进行固定，若光纤固定片2为非金属时，则通过胶粘的方式进行固定。如图1所示，固定时，要保证固定在光纤固定片2上的光纤光栅4呈松弛状态，为了使封装管3内部的光纤光栅4快速的响应到外部的温度变化，同时在保证封装管3对内部光纤光栅4有较强保护强度的情况下，在所述封装管3外壁沿轴向对称去除两面的管壁材料，去除的管壁材料如图2中虚线内空白处所显示的部分，因此封装管3的部分厚度就较薄，有利于热量进入腔体内部。在封装管3内壁沿轴向对称设置两条槽311、312，用于固定光纤固定片；为了使整个封装结构达到最佳的保护状态，将槽311、312 开在封装管3外壁未去除管壁材料部分的相对应的内壁，以保证封装管3对光纤光栅4有较强的保护强度。
接着将固定有光纤光栅4的光纤固定片2插入封装管3内壁沿轴向设置的槽311、312里，以实现封装管3对光纤固定片2的紧密固定；再将固定于光纤固定片2上的光纤光栅4分别穿过第一光缆连接头11和第二光缆连接头12内的通孔，与光缆6相连接，再将设置有外螺纹的第一光缆连接头11和第二光缆连接头12分别拧进两端设置有内螺纹的封装管3里面，以保证整个封装结构的稳固性。在封装管3腔体内部，由于光纤固定片2中部开有长方孔，热量进入封装管3腔体后，能无阻碍地传导至光纤光栅4，光纤光栅4温度传感器迅速响应，同时封装管3具有一定的厚度和强度，保证了此封装结构对光纤光栅4具有较强的保护强度。
实施例2：请一并参阅图7至图9，图7是本发明第二种实施例封装管的外形示意图，图8是图7的侧视示意图，图9是哑铃形光纤固定片的结构示意图。实施例2与实施例1的不同之处在于：在实施例2中，在封装管3外壁沿轴向对称去除四个面的管壁材料，如图8所示，虚线内的空白处即为去除管壁材料部分，使封装管3的部分厚度降低，热量能够更加迅速地传导至封装管3内部的光纤光栅4上，光纤光栅4就能对环境温度的变化起到快速响应的作用，及时、精确的发出信号。
实施例2与实施例1的不同之处还在于：实施例1的光纤固定片为长方形，而实施例2为哑铃形，由于光纤固定片2是哑铃形的，中间部位的上下沿不与封装管接触，即腔体内部是连通的，热量能够在腔体内流通，保证光纤光栅4能够及时的检测到真实的环境温度，所以与实施例1和实施例2中的长方形光纤固定片2相比，具有同样的技术效果，因为都保证了腔体内的光纤光栅4能够迅速的感应到热量，提高了光纤光栅温度传感器对环境温度的响应速度。
Claims (7)
1.一种快速响应光纤光栅温度传感器，包括光纤光栅(4)，还包括用于固定所述光纤光栅(4)的光纤固定片(2)，其特征在于，所述光纤固定片(2)内置于封装管(3)、横截面中心沿轴向开设通孔的第一光缆连接头(11)和第二光缆连接头(12)连接在封装管(3)的两端，光纤固定片(2)位于第一光缆连接头(11)和第二光缆连接头(12)之间，固定于光纤固定片(2)上的光纤光栅(4)分别穿过第一光缆连接头(11)和第二光缆连接头(12)内的通孔；所述封装管(3)为其外壁沿轴向至少去除一面管壁材料的封装管；在所述封装管(3)内壁沿轴向对称设置用于固定光纤固定片(2)的两条槽(311、312)；所述两条槽(311、312)设置于封装管未去除管壁材料的外壁相对应的内壁；所述第一光缆连接头(11)、第二光缆连接头(12)与封装管(3)的两端通过螺纹配合连接。
2.根据权利要求1所述的快速响应光纤光栅温度传感器，其特征在于，所述光纤固定片(2)为长方形或哑铃形。
3.根据权利要求2所述的快速响应光纤光栅温度传感器，其特征在于，所述光纤固定片(2)中部设置长方孔、长腰孔、圆孔或网状孔。
4.根据权利要求1-3任一所述的快速响应光纤光栅温度传感器，其特征在于，所述光纤固定片(2)由金属、玻璃、陶瓷、胶木或复合材料制成。
5.根据权利要求1-3任一所述的快速响应光纤光栅温度传感器，其特征在于，所述光纤固定片(2)由金属、玻璃或陶瓷制成。
6.根据权利要求1-3任一所述的快速响应光纤光栅温度传感器，其特征在于，所述光纤光栅(4)通过胶结或焊接的方式固定在光纤固定片(2)的固定部位(5)处。
7.根据权利要求6所述的快速响应光纤光栅温度传感器，其特征在于，所述光纤固定片(2)上的光纤光栅(4)呈松弛状态。
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