CN103557959A - 一种光纤光栅温度传感器探头 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种光纤光栅温度传感器探头，包括：光纤光栅封装套管，光纤光栅和导热保护套管；光纤光栅的栅区部分位于光纤光栅封装套管内部用于温度测量，其一端固定，另一端悬空；导热保护套管的两端固定有夹持端，用于封装光纤光栅封装套管，光纤光栅的尾部光纤穿过夹持端。本发明的光纤光栅封装套管由铜材料制成，导热性能好，导热保护套管由陶瓷材料制成，其绝缘性好、抗电磁干扰能力强；夹持端由耐高温的绝缘材料制成。本发明的光纤光栅温度传感探头体积小，响应速度快，并且封装结构简单，不仅能够有效消除外部应力对传感器测温的影响，而且可以屏蔽电磁干扰影响。

Description

一种光纤光栅温度传感器探头
技术领域
本发明涉及一种光纤光栅温度传感器探头，属于光纤光栅温度传感器技术领域。
背景技术
在国民经济发展中，电力是重要的基础能源之一。随着国民经济不断向前发展,我们对于电力资源的需求也迅速增长。电力系统的规模不断扩大,电力系统温度检测成为一个日益重要的研究课题。
传统电力温度传感器主要分为接触式和非接触式两种。接触式传感器主要包括热电阻、热电偶等。有的方法采用铂电阻进行电力设备温度检测，然后将采集到的温度数据送往上位机进行处理，能够得到较好的温度检测效果。但是由于热电阻和热电偶在工作时，检测信号都需要通过金属导线进行传输。这就不可避免的会在空间中产生电磁扰动，极端情况下会引起输电线路产生短路危险。同时，高频交变场中的噪声也会对金属导线产生影响。使其产生感应涡流加热，从而对检测到的数据产生干扰，使温度检测效果精确度不够。并且由于接触式温度传感器属于消耗型的传感器，长期工作时稳定性很受限制，且成本较高。
非接触式红外温度传感器对电力电缆进行温度监测的方法。这类传感器可以对腐蚀环境下的电缆温度进行检测。但是利用此类传感器时，一般需要工作人员携带红外热像仪，对电路中某些关键点进行检测，不能实现大范围实时监测。这就具有很大的限制性，并且红外传感器只能对电路表面的温度进行监测。同时容易受周围环境的温度变化和磁场变化干扰。其在工程中的应用也很受限制。
相比于温度传感器体积较大，测量时需要电源，易受电磁干扰，其传感器的内部存在电压和电流，大大限制了其应用范围。例如在一些大型变电所，测温的环境往往是强电磁场，且易燃易爆、测量空间狭小。因此，体积小、抗电磁干扰能力强的光纤光栅传感器成为研究热点。目前国内外关于光纤光栅温度传感器的研究，主要利用光纤光栅的中心反射波长随温度变化而成线性变化的原理设计的。中国专利文件CN200820027488.7公开了一种光纤光栅温度传感器，是通过光纤光栅两端固定于钢条上，再将钢条固定于钢管内。这种光纤光栅温度传感器的光纤光栅两端固定于钢条上，并不是完全意义上的只测量温度而不受力。当传感器振动时，钢条由于惯性会产生振动而发生微应变。这些会导致测量精度不高。
光纤光栅温度传感器的关键部件是光纤光栅温度传感器探头，如何将光纤光栅封装成光纤光栅温度传感器探头，在强电磁场环境下，使其精确测量温度的同时，屏蔽外部应力或震动对其影响，这是一个需要解决的问题。
发明内容
为解决现有光纤光栅温度传感器在强电磁场环境下测量温度时，易受外部应力的影响问题，本发明提供一种只用于测量外部温度，而屏蔽外部应力的光纤光栅温度传感器探头。
本发明通过下列技术方案完成： 
一种光纤光栅温度传感器探头，包括：
光纤光栅封装套管，光纤光栅和导热保护套管，所述光纤光栅由栅区和尾部光纤构成，所述光纤光栅的栅区封装于光纤光栅封装套管内，有尾部光纤的一侧与光纤光栅封装套管的端部粘结固定，另一侧悬空；所述导热保护套管的两端固定有夹持端，所述光纤光栅封装套管的两端分别固定于夹持端上，光纤光栅的尾部光纤穿过所述夹持端；所述光纤光栅尾部光纤外设有尾部保护套管，所述尾部保护套管的一端固定在导热保护套管的端部。
       前述的光纤光栅封装套管的由金属铜制成。
       前述的导热保护套管的材料为陶瓷。
       前述的光纤光栅由石英玻璃制成。
前述的夹持端由耐高温绝缘材料制成。
       前述的耐高温绝缘材料为ABS塑料或硅橡胶。
前述的尾部保护套管由ABS塑料或硅橡胶制成。
前述的光纤光栅封装套管内径与光纤光栅外径的差值范围小于0.5mm。
本发明具有下列优点和效果：1）不仅适合于常规的测温环境，而且还适合于强电磁环境下对温度的测量，比如电力系统的温度测量；2）光纤光栅温度传感器探头结构简单，制造方便；3）该探头采用双套管形式，外部套管为导热保护套管，采用陶瓷材料，其绝缘性好、抗电磁干扰能力强；内部套管为光纤光栅封装套管，采用铜材料，其导热性能强，这种双套管结构形式既能够屏蔽外力对温度测量的影响，又能够有效的提高测量精度。
附图说明
图1为本发明的光纤光栅温度传感器探头结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对发明的技术方案进行详细说明：
如图1所示：本发明的光纤光栅温度传感探头包括：
光纤光栅封装套管2，光纤光栅和导热保护套管3，其中光纤光栅由栅区1和尾部光纤7构成，光纤光栅的栅区1封装于光纤光栅封装套管2内，有尾部光纤的一侧与光纤光栅封装套管2的端部粘结固定，另一侧悬空，处于自由状态；导热保护套管3的两端固定有夹持端4，光纤光栅封装套管2的两端分别固定于夹持端4上，光纤光栅的尾部光纤7穿过所述夹持端4；光纤光栅尾部光纤7外设有尾部保护套管6，尾部保护套管6的一端固定在导热保护套管3的端部。
       光纤光栅封装套管2的由金属铜制成。
       导热保护套管3的材料为陶瓷。
       光纤光栅由石英玻璃制成。
夹持端4由耐高温绝缘材料制成，如ABS塑料或硅橡胶。
尾部保护套管6由ABS塑料或硅橡胶制成。
光纤光栅封装套管2的内径与光纤光栅的外径几乎相同，相差在0.5mm以内。
制作本发明的具体实施方案为：
1、将光纤光栅栅区1的左端在安全范围内减去多余光纤，将光纤光栅的栅区1套入光纤光栅封装套管2内，栅区右端的光纤涂上502胶水5使其粘结固定于光纤光栅封装套管2的右端；
2、将夹持端4的圆周边缘通过胶粘剂固定于保护导热套管3的两端；
3、将光纤光栅封装套管2穿过夹持端4，并用胶粘剂将其牢牢固定于保护导热套管内，并且给予相应的环境使其完全固化；
4、光纤光栅右端的光纤7穿过夹持端4，用胶粘剂将尾部保护套管6固定于保护导热套管3的右端用于保护尾部光纤7。
尽管上文对本发明进行了详细说明，但是本发明不仅限于此，其他技术人员可以根据本发明的原理进行各种修改。因此，凡按照本发明原理所做的修改，都应当理解为落入本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种光纤光栅温度传感器探头，其特征在于，包括：
光纤光栅封装套管，光纤光栅和导热保护套管，所述光纤光栅由栅区和尾部光纤构成，所述光纤光栅的栅区封装于光纤光栅封装套管内，有尾部光纤的一侧与光纤光栅封装套管的端部粘结固定，另一侧悬空；所述导热保护套管的两端固定有夹持端，所述光纤光栅封装套管的两端分别固定于夹持端上，光纤光栅的尾部光纤穿过所述夹持端；所述光纤光栅尾部光纤外设有尾部保护套管，所述尾部保护套管的一端固定在导热保护套管的端部。
2.根据权利要求1所述的一种光纤光栅温度传感器探头，其特征在于，所述光纤光栅封装套管的由金属铜制成。
3.根据权利要求1所述的一种光纤光栅温度传感器探头，其特征在于，所述导热保护套管的材料为陶瓷。
4.根据权利要求1所述的一种光纤光栅温度传感器探头，其特征在于，所述光纤光栅由石英玻璃制成。
5.根据权利要求1所述的一种光纤光栅温度传感器探头，其特征在于，所述夹持端由耐高温绝缘材料制成。
6.根据权利要求5所述的一种光纤光栅温度传感器探头，其特征在于，所述耐高温绝缘材料为ABS塑料或硅橡胶。
7.根据权利要求1所述的一种光纤光栅温度传感器探头，其特征在于，所述尾部保护套管由ABS塑料或硅橡胶制成。
8.根据权利要求1所述的一种光纤光栅温度传感器探头，其特征在于，所述光纤光栅封装套管内径与光纤光栅外径的差值范围小于0.5mm。
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