CN115060387A - 一种发电机组用微距分布式光纤测温传感器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发电机组用微距分布式光纤测温传感器，包括：光纤光栅；导热管头，由实心导热材料构成；保护管，其一端与导热管头的一端可拆卸连接；安装座，其一端与保护管的另一端可拆卸连接；其中，光纤光栅收容在保护管内，光纤光栅的一端穿设在安装座外，导热管头的一端沿其长度方向设置有多个感温插槽，光纤光栅的另一端设置有插设在多个感温插槽内的多个分支部。通过上述方式，本发明所公开的发电机组用微距分布式光纤测温传感器能够充分感应外界的温度，导热系数高，有效提高了测温的精准度，另外，可根据实际需要增加光纤光栅的长度，以适应测量不同深度的温度。

Description

一种发电机组用微距分布式光纤测温传感器

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，具体为一种发电机组用微距分布式光纤测温传感器。

背景技术

光纤光栅是一种非常重要的光纤无源器件，具有体积小和插入损耗小等优点，广泛应用在光纤传感领域。光纤光栅还具有抗电磁干扰能力强和抗腐蚀能力强，可以在复杂的环境中工作，因此光纤光栅广泛应用在用于测温的温度传感器中。

由于具备有上述优点，因此光纤光栅制成的传感器大多数用于测量电机的温度，然而，市面上光纤光栅制成的传感器的导热系数差，导致所测量的精度不准。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种发电机组用微距分布式光纤测温传感器，能够解决上述技术问题。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种发电机组用微距分布式光纤测温传感器，包括光纤光栅，其特征在于，还包括：导热管头，由实心导热材料构成；保护管，其一端与所述导热管头的一端可拆卸连接；安装座，其一端与所述保护管的另一端可拆卸连接；其中，所述光纤光栅收容在所述保护管内，所述光纤光栅的一端穿设在所述安装座外，所述导热管头的一端沿其长度方向设置有多个感温插槽，所述光纤光栅的另一端设置有插设在所述多个感温插槽内的多个分支部。

进一步的，所述感温插槽呈圆柱状，所述分支部呈圆柱状，且所述分支部的外径等于所述感温插槽的孔径，所述导热管头的一端的外壁设有第一外螺纹，所述保护管的一端的内壁设有与所述第一外螺纹螺纹连接的第一内螺纹。

进一步的，所述安装座包括有用于与所述保护管的另一端螺纹连接的连接部和与所述连接部连接的卡置部，所述连接部设有第一凹槽，所述保护管的另一端的外壁设有第二外螺纹，所述连接部的第一凹槽设有与所述第二外螺纹螺纹连接的第二内螺纹。

进一步的，所述卡置部设有第二凹槽，且所述第一凹槽和所述第二凹槽之间设置有使所述第一凹槽和所述第二凹槽连通的连通孔，所述光纤光栅的另一端穿过所述连通孔并收容在所述第二凹槽内。

进一步的，所述连接部和所述卡置部均呈圆柱状，所述卡置部的外径大于所述连接部的外径，所述连接部的外壁设置有第三外螺纹，所述导热管头由不锈钢材料构成，所述保护管由玻璃纤维构成，所述光纤光栅外涂布有聚酰亚胺层，所述感温插槽的长度大于所述导热管头的长度的一半，且所述分支部收容在所述感温插槽的长度与所述感温插槽的长度相等。

进一步的，所述导热管头的另一端内沿其长度方向设有呈圆柱状且与所述感温插槽连通的延伸凹槽，而该发电机组用微距分布式光纤测温传感器还包括：延伸探头，呈长条圆柱状，其一端可伸缩及可拆卸设置在所述导热管头的另一端的延伸凹槽内，其中所述延伸探头内设置有与所述感温插槽对应且用于收容所述光纤光栅的分支部的光纤通孔。

进一步的，所述导热管头的另一端的延伸凹槽的内壁沿其长度方向间隔设置有呈弧形状的多个卡置孔，所述延伸探头的一端的外壁沿其长度方向间隔设置有与所述多个卡置孔对应的多个收容孔，其中所述收容孔中设置有弹簧，所述弹簧的一端固定在所述收容孔的底壁，所述弹簧的另一端固定设置有用于卡置在所述卡置孔内且呈球形状卡置球。

进一步的，所述弹簧处于正常状态下的长度等于或略大于所述收容孔的深度，所述延伸探头远离所述导热管头的另一端沿其长度方向设置有用于收容所述分支部且使所述分支部的外壁部分外露的多个开槽，所述开槽与所述光纤通孔连通。

进一步的，所述延伸探头的开槽的一端转动设置有用于覆盖所述开槽的密封挡板，所述延伸探头以及所述密封挡板均由不锈钢材料构成，所述延伸凹槽的横截面的直径与所述延伸探头的外径相等。

进一步的，所述延伸探头的开槽的一端延伸设有凸起板，凸起板设有第一穿设孔，所述密封挡板的一端设有与所述第一穿设孔对应的第二穿设孔，其中所述第一穿设孔和所述第二穿设孔之间穿设有转动杆。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明所公开的发电机组用微距分布式光纤测温传感器包括：光纤光栅；导热管头，由实心导热材料构成；保护管，其一端与导热管头的一端可拆卸连接；安装座，其一端与保护管的另一端可拆卸连接；其中，光纤光栅收容在保护管内，光纤光栅的一端穿设在安装座外，导热管头的一端沿其长度方向设置有多个感温插槽，光纤光栅的另一端设置有插设在多个感温插槽内的多个分支部。通过上述方式，本发明所公开的发电机组用微距分布式光纤测温传感器能够充分感应外界的温度，导热系数高，有效提高了测温的精准度。

附图说明

图1为本发明发电机组用微距分布式光纤测温传感器第一实施例的剖切结构示意图；

图2为图1中导热管头的剖切结构示意图；

图3为图1中安装座的立体结构示意图；

图4为本发明发电机组用微距分布式光纤测温传感器第二实施例的剖切结构示意图；

图5为图4中第一局部结构示意图；

图6为图4中第二局部结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-3，该发电机组用微距分布式光纤测温传感器包括导热管头10、保护管11、安装座12和光纤光栅13。

导热管头10由实心导热材料构成。优选地，导热管头10由不锈钢材料构成，导热效果好。

保护管11的一端与导热管头10的一端可拆卸连接。具体地，导热管头 10的一端的外壁设有第一外螺纹，保护管11的一端的内壁设有与第一外螺纹螺纹连接的第一内螺纹。

在本实施例中，保护管11由玻璃纤维构成，使得具有绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好以及机械强度高的优点。

安装座12的一端与保护管11的另一端可拆卸连接。

光纤光栅13收容在保护管11内，优选地，光纤光栅13外涂布有聚酰亚胺层。

在本实施例中，光纤光栅13的一端穿设在安装座12外，且导热管头10 的一端沿其长度方向设置有多个感温插槽101，光纤光栅13的另一端设置有插设在多个感温插槽101内的多个分支部131。应理解，本实施例的导热管头 10是用于传递热量的，而通过在实心的导热管头10中设置感温插槽101，而光纤光栅13的分支部131插设在感温插槽101内，使得光纤光栅13与导热管头10之间的间隙小，外界温度完全可以从外到内直接传导至光纤光栅13中，导热系数高，使得光纤光栅13可以充分感应外界的温度，测温精准度高。

值得注意的是，多个感温插槽101是间隔均匀设置在导热管头10中的，进一步的，多个感温插槽101呈圆形状间隔均匀设置在导热管头10中。

优选地，感温插槽101呈圆柱状，分支部131呈圆柱状，其中分支部131 的外径等于感温插槽101的孔径，使得光纤光栅13与导热管头10紧密连接。

在本实施例中，感温插槽101的长度大于导热管头10的长度的一半，且分支部131收容在感温插槽101的长度与感温插槽101的长度相等。应理解，由于感温插槽101的长度大于导热管头10的长度的一半，因此感温插槽101 内的光纤光栅13能够充分感应外界的温度，使得测温准确度更高。

在本实施例中，安装座12包括有用于与保护管11的另一端螺纹连接的连接部121和与连接部121连接的卡置部122。应理解，连接部121和卡置部 122一体成型。

优选地，连接部121设有第一凹槽1211，保护管11的另一端的外壁设有第二外螺纹，连接部121的第一凹槽1211设有与第二外螺纹螺纹连接的第二内螺纹，使得连接部121与保护管11的另一端可拆卸连接。

进一步的，卡置部122设有第二凹槽1221，其中第一凹槽1211和第二凹槽1221之间设置有使第一凹槽1211和第二凹槽1221连通的连通孔1212，且光纤光栅13的另一端穿过连通孔1212并收容在第二凹槽1221内。应理解，第二凹槽1221是设置在卡置部122远离连接部121的一端的，而第一凹槽1211 和第二凹槽1221之间是不连通的，第一凹槽1211和第二凹槽1221之间是通过连通孔1212连通的。

在本实施例中，连接部121和卡置部122均呈圆柱状，其中卡置部122 的外径大于连接部121的外径。应理解，本实施例的传感器主要是用于测量电机内部的温度，而安装在电机上后，连接部121是收容在电机内的，而卡置部122是卡置在电机外的。

优选地，连接部121的外壁设置有第三外螺纹，以通过螺纹连接方式将传感器设置在电机中，具体地，电机设有与其内腔连通的内螺纹孔，而连接部121的第三外螺纹刚好与电机的内螺纹孔螺纹连接，使得安装及拆卸方便。

应理解，本实施例的导热管头10与保护管11螺纹连接，而保护管11与安装座12螺纹连接，使得三者之间连接不需要使用胶封装，保证了传感器的长期可靠性。

进一步的，为了测量不同深度的温度，在一些实施例中，如图4-6所示，该导热管头10的另一端内沿其长度方向设有呈圆柱状且与感温插槽101连通的的延伸凹槽102，进一步的，而该发电机组用微距分布式光纤测温传感器还包括延伸探头14，其中延伸探头14呈长条圆柱状，且延伸探头14的一端可伸缩及可拆卸设置在导热管头10的另一端的延伸凹槽102内。

优选地，延伸凹槽102的横截面的直径与延伸探头14的外径相等。

具体地，导热管头10的另一端的延伸凹槽102的内壁沿其长度方向间隔设置有呈弧形状的多个卡置孔1021，其中延伸探头14的一端的外壁沿其长度方向间隔设置有与多个卡置孔1021对应的多个收容孔141，且收容孔141中设置有弹簧142。优选地，弹簧142的一端固定在收容孔141的底壁，弹簧 142的另一端固定设置有用于卡置在卡置孔1021内且呈球形状卡置球143。

优选地，弹簧142处于正常状态下的长度等于或略大于收容孔141的深度(即延伸探头14或导热管头10的宽度方向)。应理解，由于弹簧142处于正常状态下的长度等于或略大于收容孔141的深度，因此在正常状态下，卡置球143是部分或全部露出在收容孔141外的，因此当延伸探头14插设在延伸凹槽102内时，卡置球143是卡置在卡置孔1021内的，只有用力挤压延伸探头14即可将卡置球143从卡置孔1021内拉出，或者用力挤压延伸探头 14即可将卡置球143卡置在卡置孔1021内，而需要调整延伸探头14露出在导热管头10的长度，可以将延伸探头14卡置在收容凹槽102的内壁的不同位置的卡置孔1021内，以改变伸缩长度。

在本实施例中，延伸探头14内设置有与感温插槽101对应且用于收容光纤光栅13的分支部131的光纤通孔。应理解，分支部131是用于插设在感温插槽101和光纤通孔内的。当需要增加延伸探头14时，将分支部131插入感温插槽101并使得分支部131露出在延伸凹槽102内，此时将延伸探头14的光纤通孔对准分支部131，使得分支部131插设在光纤通孔内，然后用力挤压延伸探头14即可将延伸探头14插入延伸凹槽102内，最后通过控制分支部131的长度来实现分支部131全部收容在光纤通孔内。

优选地，延伸探头14远离导热管头10的另一端沿其长度方向设置有用于收容多个分支部131且使分支部131的外壁部分外露的多个开槽144，且开槽144与光纤通孔连通，使得分支部131插设在光纤通孔时，分支部131的一端通过开槽144外露在外。。

进一步的，延伸探头14的开槽144的一端转动设置有用于覆盖开槽144 的密封挡板145。应理解，密封挡板145可用于密封开槽144，因此可以根据不同场合来控制密封挡板145密封开槽144，以满足利用光纤光栅13的分支部131来测量不同类型的物体的温度。

具体地，延伸探头14的开槽144的一端延伸设有凸起板，凸起板设有第一穿设孔，密封挡板145的一端设有与第一穿设孔对应的第二穿设孔，其中第一穿设孔和第二穿设孔之间穿设有转动杆，使得密封挡板145转动设置在延伸探头14的开槽144的一端。

优选地，延伸探头14以及密封挡板145均由不锈钢材料构成。

综上，本发明所公开的发电机组用微距分布式光纤测温传感器能够充分感应外界的温度，导热系数高，有效提高了测温的精准度，另外，可根据实际需要增加光纤光栅的长度，以适应测量不同深度的温度。

需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种发电机组用微距分布式光纤测温传感器，包括光纤光栅，其特征在于，还包括：

导热管头，由实心导热材料构成；

保护管，其一端与所述导热管头的一端可拆卸连接；

安装座，其一端与所述保护管的另一端可拆卸连接；

其中，所述光纤光栅收容在所述保护管内，所述光纤光栅的一端穿设在所述安装座外，所述导热管头的一端沿其长度方向设置有多个感温插槽，所述光纤光栅的另一端设置有插设在所述多个感温插槽内的多个分支部。

2.根据权利要求1所述的发电机组用微距分布式光纤测温传感器，其特征在于，所述感温插槽呈圆柱状，所述分支部呈圆柱状，且所述分支部的外径等于所述感温插槽的孔径，所述导热管头的一端的外壁设有第一外螺纹，所述保护管的一端的内壁设有与所述第一外螺纹螺纹连接的第一内螺纹。

3.根据权利要求2所述的发电机组用微距分布式光纤测温传感器，其特征在于，所述安装座包括有用于与所述保护管的另一端螺纹连接的连接部和与所述连接部连接的卡置部，所述连接部设有第一凹槽，所述保护管的另一端的外壁设有第二外螺纹，所述连接部的第一凹槽设有与所述第二外螺纹螺纹连接的第二内螺纹。

4.根据权利要求3所述的发电机组用微距分布式光纤测温传感器，其特征在于，所述卡置部设有第二凹槽，且所述第一凹槽和所述第二凹槽之间设置有使所述第一凹槽和所述第二凹槽连通的连通孔，所述光纤光栅的另一端穿过所述连通孔并收容在所述第二凹槽内。

5.根据权利要求4所述的发电机组用微距分布式光纤测温传感器，其特征在于，所述连接部和所述卡置部均呈圆柱状，所述卡置部的外径大于所述连接部的外径，所述连接部的外壁设置有第三外螺纹，所述导热管头由不锈钢材料构成，所述保护管由玻璃纤维构成，所述光纤光栅外涂布有聚酰亚胺层，所述感温插槽的长度大于所述导热管头的长度的一半，且所述分支部收容在所述感温插槽的长度与所述感温插槽的长度相等。

6.根据权利要求5所述的发电机组用微距分布式光纤测温传感器，其特征在于，所述导热管头的另一端内沿其长度方向设有呈圆柱状且与所述感温插槽连通的延伸凹槽，而该发电机组用微距分布式光纤测温传感器还包括：

延伸探头，呈长条圆柱状，其一端可伸缩及可拆卸设置在所述导热管头的另一端的延伸凹槽内，其中所述延伸探头内设置有与所述感温插槽对应且用于收容所述光纤光栅的分支部的光纤通孔。

7.根据权利要求6所述的发电机组用微距分布式光纤测温传感器，其特征在于，所述导热管头的另一端的延伸凹槽的内壁沿其长度方向间隔设置有呈弧形状的多个卡置孔，所述延伸探头的一端的外壁沿其长度方向间隔设置有与所述多个卡置孔对应的多个收容孔，其中所述收容孔中设置有弹簧，所述弹簧的一端固定在所述收容孔的底壁，所述弹簧的另一端固定设置有用于卡置在所述卡置孔内且呈球形状卡置球。

8.根据权利要求7所述的发电机组用微距分布式光纤测温传感器，其特征在于，所述弹簧处于正常状态下的长度等于或略大于所述收容孔的深度，所述延伸探头远离所述导热管头的另一端沿其长度方向设置有用于收容所述分支部且使所述分支部的外壁部分外露的多个开槽，所述开槽与所述光纤通孔连通。

9.根据权利要求8所述的发电机组用微距分布式光纤测温传感器，其特征在于，所述延伸探头的开槽的一端转动设置有用于覆盖所述开槽的密封挡板，所述延伸探头以及所述密封挡板均由不锈钢材料构成，所述延伸凹槽的横截面的直径与所述延伸探头的外径相等。

10.根据权利要求9所述的发电机组用微距分布式光纤测温传感器，其特征在于，所述延伸探头的开槽的一端延伸设有凸起板，凸起板设有第一穿设孔，所述密封挡板的一端设有与所述第一穿设孔对应的第二穿设孔，其中所述第一穿设孔和所述第二穿设孔之间穿设有转动杆。

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