CN103162865A - 一种基于双芯光纤的温度传感装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于双芯光纤的温度传感装置，包括双芯光纤和温敏材料板；双芯光纤内包括光通道一和光通道二；包括光源模块和光探测模块，光源模块与耦合器二连接，耦合器二与双芯光纤的一端连接，且耦合器二只与双芯光纤中的光通道一连接，双芯光纤的另一端与耦合器一连接，耦合器一只与双芯光纤中的光通道二连接，耦合器一与光探测模块连接；双芯光纤包括包层一和包层二，在包层一内安置纤芯一和纤芯二，在包层二外侧是保护层，且纤芯一和纤芯二表面之间的最小距离不大于5微米，纤芯一和纤芯二分别是光通道一和光通道二。该基于双芯光纤的温度传感装置使用方便、成本低，具有较好的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种温度传感装置，特别是涉及一种基于双芯光纤的温度传感装置。
背景技术
温度影响各种物理、化学反应的过程，是最重要的指标之一，所以温度传感器广泛应用于各个行业。现有的温度传感器种类繁多、性能各异，光纤类的温度传感装置由于抗电磁干扰、精度高、易构建监测网络或阵列而受到重视，但现有的光纤类温度传感装置仍有成本高、对应用条件要求苛刻等缺点，普及推广受到很大的限制。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种基于双芯光纤的温度传感装置。该温度传感装置通过将双金属片或记忆合金与双芯光纤结合，当温度变化时，双金属片或记忆合金的弯曲导致双芯光纤的弯曲，而使双芯光纤内的两个光信号通道之间光信号的变化，通过光探测器检测到该变化，可以达到监测温度变化的目的。该装置具有使用方便、成本低，具有较好的应用前景。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种基于双芯光纤的温度传感装置，其特征在于：包括双芯光纤和通过胶黏剂固定于传感光纤上的温敏材料板；所述的双芯光纤内包括光通道一和光通道二；还包括光源模块和光探测模块，所述的光源模块与耦合器二连接，耦合器二与双芯光纤的一端连接，且耦合器二只与双芯光纤中的光通道一连接，双芯光纤的另一端与耦合器一连接，耦合器一只与双芯光纤中的光通道二连接，所述的耦合器一与光探测模块连接；所述的双芯光纤包括包层一和位于包层一外侧的包层二，在包层一内安置有纤芯一和纤芯二，所述的纤芯一和纤芯二的折射率大于包层一的折射率，包层一的折射率大于包层二的折射率，在包层二外侧是保护层，且纤芯一和纤芯二表面之间的最小距离不大于5微米，所述的纤芯一和纤芯二分别是光通道一和光通道二。
上述的一种基于双芯光纤的温度传感装置，其特征在于：所述的纤芯一位于双芯光纤的中心轴上，所述的纤芯二围绕纤芯一螺旋安置。
上述的一种基于双芯光纤的温度传感装置，其特征在于：所述的温敏材料板是双金属片或记忆合金片。
上述的一种基于双芯光纤的温度传感装置，其特征在于：所述的纤芯一和纤芯二是由透明的高分子材料构成。
上述的一种基于双芯光纤的温度传感装置，其特征在于：所述的高分子材料是有机玻璃、氟塑料。
上述的一种基于双芯光纤的温度传感装置，其特征在于：所述的纤芯二的折射率高于纤芯一的折射率。
上述的一种基于双芯光纤的温度传感装置，其特征在于：所述的纤芯一的外径大于纤芯二的外径。
上述的一种基于双芯光纤的温度传感装置，其特征在于：所述的纤芯一和纤芯二是以相互螺旋缠绕的形式安置于包层一内。
上述的一种基于双芯光纤的温度传感装置，其特征在于：所述的纤芯一的折射率较包层一的折射率不高于0.1％，所述的纤芯二的折射率较包层一的折射率不低于0.3％。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明相对于传统电学类的温度传感器具有抗电磁干扰、结构小巧的优点，且易构建温度传感网络或阵列，形成准分布式的温度传感装置。
2、本发明相对于光纤光栅类的温度装置具有动态范围大，采用光源和光探测器就可完成测试，不需要波长解调装置，所以成本低、精度高，具有良好的市场前景。
3、若采用低成本的高分子聚合物的双芯光纤可以进一步降低生产制造的成本，由于聚合物光纤的光纤芯径大、易弯曲，便于大批量生产。
4、本发明装置采用的是暗场监测技术，具有较高的精度和较大的动态范围。
综上所述，本发明的基于双芯光纤的温度传感装置具有结构简单、成本低、动态范围大等优点，具有较好的市场前景。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图。
图2为图1中双芯光纤与温敏材料板的局部俯视结构示意图。
图3为图2的测试结构示意图。
图4为双芯光纤的横截面的结构示意图。
图5为双芯光纤径向的折射率分布的结构示意图。
附图标记说明：
具体实施方式
如图1、图2、图3、图4和图5所示的一种基于双芯光纤的温度传感装置，其特征在于：包括双芯光纤11和通过胶黏剂9固定于传感光纤11上的温敏材料板8；所述的双芯光纤11内包括光通道一15和光通道二16；还包括光源模块12和光探测模块6，所述的光源模块12与耦合器二13连接，耦合器二13与双芯光纤11的一端连接，且耦合器二13只与双芯光纤11中的光通道一15连接，双芯光纤11的另一端与耦合器一7连接，耦合器一7只与双芯光纤11中的光通道二16连接，所述的耦合器一7与光探测模块6连接；所述的双芯光纤11包括包层一3和位于包层一3外侧的包层二4，在包层一3内安置有纤芯一1和纤芯二2，所述的纤芯一1和纤芯二2的折射率大于包层一3的折射率，包层一3的折射率大于包层二4的折射率，在包层二4外侧是保护层5，且纤芯一1和纤芯二2表面之间的最小距离不大于5微米，所述的纤芯一1和纤芯二2分别是光通道一15和光通道二16。
工作过程是，光源模块12发出的光信号通过耦合器二13进入双芯光纤11的光通道一15内传输，也就是在纤芯一1内传输，大部分光信号在纤芯一1内传输，仍会有少量的光信号在包层一3内传输，并有部分耦合进入光通道一15内传输，也就是纤芯二2内传输，该光信号耦合器一7进入光探测模块6内；当温度变化时，温敏材料板8弯曲，从而使通过胶黏剂9固定于温敏材料板8上的部分双芯光纤11弯曲，纤芯一1内传输的光信号有更多的部分耦合进纤芯二2内，光探测模块6获取该变化的信号，从而完成对温度的监测目的。
所述的胶黏剂可以是硅树脂、环氧树脂等材料。
优选的，所述的温敏材料板8是双金属片或记忆合金片。双金属片可以是铜铝或铜铁双金属材料板；记忆合金片可以是有镍钛记忆合金构成。
优选的，所述的纤芯一1位于双芯光纤11的中心轴上，所述的纤芯二2围绕纤芯一1螺旋安置。便于包层一3内的光信号更容易耦合进纤芯二2内。
优选的，所述的纤芯一1和纤芯二2是由透明的高分子材料构成。进一步的，所述的高分子材料是有机玻璃、氟塑料。
优选的，所述的纤芯二2的折射率高于纤芯一1的折射率。使纤芯二2具有更好的束缚光信号的能力。
优选的，所述的纤芯一1的外径大于纤芯二2的外径。
优选的，所述的纤芯一1和纤芯二2是以相互螺旋缠绕的形式安置于包层一3内。
优选的，所述的纤芯一1的折射率较包层一3的折射率不高于0.1％，所述的纤芯二2的折射率较包层一3的折射率不低于0.3％。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
Claims (9)
1.一种基于双芯光纤的温度传感装置，其特征在于：包括双芯光纤(11)和通过胶黏剂(9)固定于传感光纤(11)上的温敏材料板(8)；所述的双芯光纤(11)内包括光通道一(15)和光通道二(16)；还包括光源模块(12)和光探测模块(6)，所述的光源模块(12)与耦合器二(13)连接，耦合器二(13)与双芯光纤(11)的一端连接，且耦合器二(13)只与双芯光纤(11)中的光通道一(15)连接，双芯光纤(11)的另一端与耦合器一(7)连接，耦合器一(7)只与双芯光纤(11)中的光通道二(16)连接，所述的耦合器一(7)与光探测模块(6)连接；所述的双芯光纤(11)包括包层一(3)和位于包层一(3)外侧的包层二(4)，在包层一(3)内安置有纤芯一(1)和纤芯二(2)，所述的纤芯一(1)和纤芯二(2)的折射率大于包层一(3)的折射率，包层一(3)的折射率大于包层二(4)的折射率，在包层二(4)外侧是保护层(5)，且纤芯一(1)和纤芯二(2)表面之间的最小距离不大于5微米，所述的纤芯一(1)和纤芯二(2)分别是光通道一(5)和光通道二(16)。
2.根据权利要求1所述的一种基于双芯光纤的温度传感装置，其特征在于：所述的纤芯一(1)位于双芯光纤(11)的中心轴上，所述的纤芯二(2)围绕纤芯一(1)螺旋安置。
3.根据权利要求1所述的一种基于双芯光纤的温度传感装置，其特征在于：所述的温敏材料板(8)是双金属片或记忆合金片。
4.根据权利要求1所述的一种基于双芯光纤的温度传感装置，其特征在于：所述的纤芯一(1)和纤芯二(2)是由透明的高分子材料构成。
5.根据权利要求4所述的一种基于双芯光纤的温度传感装置，其特征在于：所述的高分子材料是有机玻璃、氟塑料。
6.根据权利要求1所述的一种基于双芯光纤的温度传感装置，其特征在于：所述的纤芯二(2)的折射率高于纤芯一(1)的折射率。
7.根据权利要求1所述的一种基于双芯光纤的温度传感装置，其特征在于：所述的纤芯一(1)的外径大于纤芯二(2)的外径。
8.根据权利要求1所述的一种基于双芯光纤的温度传感装置，其特征在于：所述的纤芯一(1)和纤芯二(2)是以相互螺旋缠绕的形式安置于包层一(3)内。
9.根据权利要求1所述的一种基于双芯光纤的温度传感装置，其特征在于：所述的纤芯一(1)的折射率较包层一(3)的折射率不高于0.1％，所述的纤芯二(2)的折射率较包层一(3)的折射率不低于0.3％。
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|---|---|---|---|---|
| CN109613646A (zh) * | 2019-01-18 | 2019-04-12 | 厦门大学 | 一种传输光谱存在特征波长的异芯双芯光纤 |
| CN110296769A (zh) * | 2019-07-17 | 2019-10-01 | 上海晨感智能科技有限公司 | 一种光纤温度传感器及测量系统和信号处理方法 |
| CN114354974A (zh) * | 2021-12-30 | 2022-04-15 | 广东工业大学 | 一种基于双芯光纤的分布式风速传感器、测量装置和方法 |
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| CN114354974B (zh) * | 2021-12-30 | 2023-06-16 | 广东工业大学 | 一种基于双芯光纤的分布式风速传感器、测量装置和方法 |
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| PB01 | Publication | ||
| C05 | Deemed withdrawal (patent law before 1993) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
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