CN108387248A - 一种带气膜冷却的光纤传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种带气膜冷却的光纤传感器，包括光纤传感器的探头、毛细导管、光源、光电转换器和可调气泵，毛细导管以对称分布形式紧密固定于探头外围，毛细导管的另一端连接可调气泵，可调气泵将低温气体送入毛细导管，在探头表面形成低温气膜，探头由发射光纤束的一端和接收光纤束的一端构成，发射光纤束的另一端连接所述光源，接收光纤束的另一端连接光电转换器。本发明结构简单、设计合理新颖，操作方便，在传感器位移检测过程中，能实时、主动防止和清理测量传感器探头所处环境中油污渍、粉尘等对传感器探头的污染，并对传感器起到一定的降温作用。
Description
技术领域
本发明属于测试测量领域，具体的说是涉及一种带气膜冷却的光纤传感器。
背景技术
光纤传感器由于制作材料光纤传光特性好、传输频带宽、损耗低、耐高温、耐腐蚀、抗电磁干扰性好等特性，因而具有一系列独特的优点，如不受电磁干扰，耐腐蚀；无源实时监测、电绝缘、防爆性好；体积小，重量轻，可绕曲；灵敏度高，使用寿命长等。
然而光纤位移传感器在使用过程中，其探头表面易受污染，且污染来源众多，包括：油污渍、粉尘、凝结的蒸汽（空气）膜残留、其他溶剂的蒸发等，直接影响反射式光纤位移传感器测量结果。为此，相关光纤清洁产品应运而生，如光纤清洁液、无绒擦拭布、光纤清洁笔、光纤擦拭棒等，知名国内外生产厂家有Thorlabs公司、OAM公司、维度科技公司等，其相关产品在世界范围内得到广泛使用。这些产品虽然对光纤污染清理效果较好，但仍具有一定局限性，如无法在测量过程中完成光纤探头清理、清理工作需配合人工操作完成、清洁产品无法重复使用等。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种能够实现实时、主动防止和清理探头污染的带气膜冷却的光纤传感器，且通过对冷却气流流量和温度的控制，在高温测量环境下，对传感器具有一定的降温作用。
为了达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明是一种带气膜冷却的光纤传感器，包括光纤传感器的探头、毛细导管、光源、光电转换器和可调气泵，毛细导管以对称分布形式紧密固定于探头外围，毛细导管的另一端连接可调气泵，可调气泵将低温气体送入毛细导管，在探头表面形成低温气膜，探头由发射光纤束的一端和接收光纤束的一端构成，发射光纤束的另一端连接所述光源，接收光纤束的另一端连接光电转换器。
本发明的进一步改进在于：毛细导管以粘结方式、单圈或多圈形式紧密固定于探头外围，毛细导管的端面与探头表面在同一平面内。
本发明的进一步改进在于：探头的直径为0.5到3毫米，毛细导管的内径0.5到1毫米。
本发明的有益效果是：本发明在传感器实际检测过程中，通过气膜冷却技术，在传感器探头外围毛细导管中导入冷却气体，从而在探头表面形成稳定气膜，实现对探头污染的实时、主动的防止和清理，且通过对冷却气流流量和温度的控制，在高温测量环境下，对传感器具有一定的降温作用。
本发明结构简单、设计合理新颖，操作方便，在光纤传感器检测过程中，能实时、主动防止和清理测量传感器探头所处环境中油污渍、粉尘等对传感器探头的污染，并对传感器起到一定的降温作用。
附图说明
图1是本发明传感器工作示意图。
图2是本发明传感器探头示意图。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合附图和实施例对本发明做进一步详细描述，该实施例仅用于解释本发明，并不对本发明的保护范围构成限定。
如图1-2所示，本发明是一种带气膜冷却的光纤传感器，以反射式光纤位移传感器为例，所述传感器包括反射式光纤位移传感器探头1、毛细导管2、光源5、光电转换器6和可调气泵7，所述毛细导管2以对称分布形式紧密固定于反射式光纤位移传感器探头1外围，所述毛细导管2以粘结方式、单圈或多圈形式紧密固定于反射式光纤位移传感器探头1外围，所述毛细导管2的端面与反射式光纤位移传感器探头1表面在同一平面内，所述毛细导管2的另一端连接可调气泵7，所述可调气泵7将低温气体送入所述毛细导管2，在反射式光纤位移传感器探头1表面形成低温气膜，调节气流流量，保证在反射式光纤位移传感器探头1表面形成稳定的气膜，隔绝和清理测量环境中油污渍、粉尘等对探头的污染，可调气泵7根据测量环境温度调节冷却气体温度，保证冷却效率，在高温测试环境中，对光纤传感器具有一定的降温作用，所述探头1由发射光纤束3的一端和接收光纤束4的一端按一定排列排列方式构成，排列方式可以为单光纤对型、双束型、多圈同轴型、半圆型、随机型等，所述发射光纤束3的另一端连接所述光源5，所述接收光纤束4的另一端连接光电转换器6，所述反射式光纤位移传感器探头1的直径为0.5到3毫米，所述毛细导管2的内径0.5到1毫米。
反射式光纤位移传感器通过对接收光强信号变化量的检测来实现探头与被测物体之间位移量的测量，调节可调气泵，将低温气体送入毛细导管，在光纤传感器探头表面形成低温气膜。通过上述方式，本发明能够在传感器工作过程中，在光纤探头表面形成冷却气膜，隔绝测量环境中可能出现的油污渍、粉尘等对探头造成的污染，保证探头的清洁度。同时根据测量环境温度，调节冷却气流的射流流量和温度，保证冷却效率，提升光纤传感器位移检测系统稳定性。
Claims (3)
1.一种带气膜冷却的光纤传感器，包括光纤传感器的探头（1）、毛细导管（2）、光源（5）、光电转换器（6）和可调气泵（7），其特征在于：所述毛细导管（2）以对称分布形式紧密固定于探头（1）外围，所述毛细导管（2）的另一端连接可调气泵（7），所述可调气泵（7）将低温气体送入所述毛细导管（2），在探头（1）表面形成低温气膜，所述探头（1）由发射光纤束（3）的一端和接收光纤束（4）的一端构成，所述发射光纤束（3）的另一端连接所述光源（5），所述接收光纤束（4）的另一端连接光电转换器（6）。
2.根据权利要求1所述一种带气膜冷却的光纤传感器，其特征在于：所述毛细导管（2）以粘结方式、单圈或多圈形式紧密固定于探头（1）外围，所述毛细导管（2）的端面与探头（1）表面在同一平面内。
3.根据权利要求1或2所述一种带气膜冷却的光纤传感器，其特征在于：所述探头（1）的直径为0.5到3毫米，所述毛细导管（2）的内径0.5到1毫米。
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