CN202869696U - 光纤温度传感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型光纤温度传感，涉及利用辐射光的温度测定法，是一种将光纤浸入到金属熔液中但不直接接触金属熔液来测量其温度的传感器，由石英保护管、光导纤维、陶瓷护套、光纤耦合插座和光纤测杆保护管构成，光导纤维安装在光纤耦合插座的中心，该光导纤维的一部分在光纤耦合插座内部，另一部分在光纤耦合插座外部，光纤耦合插座粘接在陶瓷护套上，光纤耦合插座和部分陶瓷护套被封装在光纤测杆保护管内部，另一部分陶瓷护套则外露在光纤测杆保护管外面，石英保护管套在光纤耦合插座外部的光导纤维上，并且固定在光纤耦合插座上，克服了现有浸渍型快速热电偶使用不可再生铂铑贵金属及生产成本高和非接触式红外测温仪在测量时有较大测量误差的缺点。
Description
技术领域
本实用新型的技术方案涉及利用辐射光的温度测定法，具体地说是光纤温度传感器。
背景技术
目前市场上用于测量金属熔液温度的高温传感器主要有两种：一种是浸渍型快速热电偶，另一种是非接触式红外测温仪。
浸渍型快速热电偶是一种可测量到1800℃高温的传感器，主要由U型石英管、铂铑热电偶丝、铜镍补偿导线、陶瓷护套和塑料插座组成。用浸渍型快速热电偶测量温度时，是将U型石英管浸入到被测金属熔液中，U型石英管中铂铑热电偶丝受热产生热电势，经固定在塑料插座上的铜镍补偿导线将热电势传至测温仪表。这种传感器使用了不可再生的贵金属铂和铑，使得该传感器的生产成本很高。
非接触式红外测温仪用凸透镜将被测物体发射的光波采集到光纤中，传输给红外测温仪。由于这种测量方式是非接触式的，在红外测温仪的镜头与被测物体之间空气中存在的烟尘、粉尘以及氧化碳浓度变化引起的黑度系数变化，均会导致测量误差的产生，因此非接触式红外测温仪测量金属熔液的温度误差高达两位数量级。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是：提供光纤温度传感器，是一种将光纤浸入到金属熔液中但不直接接触金属熔液来测量其温度的传感器，既克服了现有浸渍型快速热电偶使用不可再生的铂铑贵金属和生产成本高的缺点，又克服了现有的非接触式红外测温仪在测量时因为外界环境条件变化而产生较大测量误差的缺点。
本实用新型解决该技术问题所采用的技术方案是：光纤温度传感器，是一种将光纤浸入到金属熔液中但不直接接触金属熔液来测量其温度的传感器，由石英保护管、光导纤维、陶瓷护套、光纤耦合插座和光纤测杆保护管构成，光导纤维安装在光纤耦合插座的中心，该光导纤维的一部分在光纤耦合插座内部，另一部分在光纤耦合插座外部，光纤耦合插座粘接在陶瓷护套上，光纤耦合插座和部分陶瓷护套被封装在光纤测杆保护管内部，另一部分陶瓷护套则外露在光纤测杆保护管外面，石英保护管套在光纤耦合插座外部的光导纤维上，并且固定在光纤耦合插座上。
上述光纤温度传感器，所述石英保护管的外径为2～6mm、壁厚为0.3～2mm、长度为20～120mm。
上述光纤温度传感器，所述光导纤维为大芯径光纤，芯径为200～1000um，长度为30～120mm，露在陶瓷护套外面部分的光导纤维的长度为10～100mm。
上述光纤温度传感器，所述陶瓷护套的外径为20～30mm，外露在光纤测杆保护管外面部分的厚度为6～10mm。
上述光纤温度传感器，所述光纤耦合插座是FC、SC或LC形式的耦合插座。
上述光纤温度传感器，所涉及的零部件和材料均通过商购获得，零部件的安装方法是本技术领域的技术人员所掌握的。
本实用新型的有益效果是：
与现有技术相比，本实用新型光纤温度传感器的突出的实质性特点之一是，光纤传感器的抗电磁干扰性和对电的绝缘性好，因光纤中传输的信号是光信号，即使用于高电压、强磁场、强电磁辐射等恶劣环境也不受干扰，又不产生火花，引发爆炸或燃烧，安全可靠，因此克服了现有热电偶传感器无法解决受环境干扰和不安全的问题。另外，由于本实用新型光纤温度传感器是浸入式，直接与被测温物体接触，避免环境中吸收介质的干扰和测量距离的干扰，保证了测量的准确性，因此克服了现有的非接触式高温红外测温仪在测量时因为外界环境条件变化而产生较大测量误差的缺点。
与现有技术相比，本实用新型光纤温度传感器的显著进步是：
（1）本实用新型光纤温度传感器不使用铂、铑等贵金属和钨、铼、铜、镍等不可再生的金属资源，具有节约资源的优势，符合国家发展战略的要求。
（2）本实用新型光纤温度传感器采用浸渍式测温方式，排除了非接触式红外测温仪的镜头与被测物体之间空气中存在的烟尘、粉尘以及氧化碳浓度变化引起的黑度系数变化，造成的温度测量误差，使红外光纤温度测量的误差小于F.S 0.1%。
（3）本实用新型光纤温度传感器即便使用于高湿、高温、高电压、强磁场、强电磁辐射等恶劣环境也不会受到干扰，而且不产生火花，引发燃烧或爆炸，安全可靠。
（4）本实用新型光纤温度传感器中的光纤耦合插座保证光纤温度传感器在快速更换条件下，其中的光导纤维与红外测温仪一端光纤偶合插头中的光导纤维进行耦合，使本光纤温度传感器中的光导纤维与红外测温仪一端光导纤维的耦合率达到90%以上。
（5）本实用新型光纤温度传感器使用了FC、SC或LC形式的光纤耦合插座，实现了简单和快速的更换光纤温度传感器；使用石英、光纤、陶瓷、塑料、水泥等廉价材料降低了生产成本。
（6）测量金属熔液温度时，光导纤维不接触金属熔液，在光纤测杆保护管寿命允许的范围内，光纤温度传感器可多次使用，因此可以将光纤温度传感器制作成消耗性温度传感器。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1为本实用新型光纤温度传感器构成示意图。
图中，1.石英保护管，2.光导纤维，3.陶瓷护套，4.光纤耦合插座，5.光纤测杆保护管。
具体实施方式
图1所示实施例表明，本实用新型光纤温度传感器由石英保护管（1）、光导纤维（2）、陶瓷护套（3）、光纤耦合插座（4）和光纤测杆保护管（5）构成，光导纤维（2）安装在光纤耦合插座（4）的中心，该光导纤维（2）的一部分在光纤耦合插座（4）内部，另一部分在光纤耦合插座（4）外部，光纤耦合插座（4）粘接在陶瓷护套（3）上，光纤耦合插座（4）和部分陶瓷护套（3）被封装在光纤测杆保护管（5）内部，另一部分陶瓷护套（3）则外露在光纤测杆保护管（5）外面，石英保护管（1）套在光纤耦合插座（4）外部的光导纤维（2）上，石英保护管（1）固定在光纤耦合插座（4）上。
下面所有实施例中光纤温度传感器均如此制作：首先将光导纤维（2）安装在光纤耦合插座（4）的中心，该光导纤维（2）的一部分在光纤耦合插座（4）内部，另一部分在光纤耦合插座（4）外部，再将光纤耦合插座（4）粘接在陶瓷护套（3）上，陶瓷护套（3）保证将石英保护管（1）和光导纤维（2）固定在光纤耦合插座（4）的轴向中心位置，石英保护管（1）套在光纤耦合插座（4）外部的光导纤维（2）上，石英保护管（1）固定在光纤耦合插座（4）上，最后用水泥将光导纤维（2）、石英保护管（1）、陶瓷护套（3）和光纤耦合插座（4）进行封装，干燥后将光纤耦合插座（4）和部分陶瓷护套（3）封装在光纤测杆保护管（5）内部，另一部分陶瓷护套（3）则外露在光纤测杆保护管（5）外面，即制得光纤温度传感器。
下面所有实施例中光纤温度传感器的使用方法均是：将本实施例光纤温度传感器通过一个光纤偶合插头和光纤测杆与红外测温仪连接成为光纤测温装置。
测量金属熔液温度时将本实施例光纤温度传感器的石英保护管（1）向下，将石英保护管（1）和陶瓷护套（3）在光纤测杆保护管（5）外面的外露部分完全浸入到高温金属熔液中，以便光导纤维（2）尽早的取得高温平衡，发出自辐射波，并使光导纤维（2）更充分的采集该金属熔液的辐射光，由光纤测杆保护管（5）阻挡喷溅的金属熔液和高温辐射热，以防光纤耦合插座（4）、连接红外测温仪的光纤偶合插头和光纤测杆被烧毁。待光导纤维（2）经连接红外测温仪的光纤测杆中的光导纤维将信号传送给红外测温仪变成显示的温度值后，即完成了上述金属熔液温度的测量，然后将该光纤温度传感器从上述金属熔液中拔出。
实施例1
本实施例所用的光纤温度传感器中，石英保护管（1）的外径为2mm、壁厚为0.3mm、长度为20mm；光导纤维（2）的芯径为200um、总长度为30mm，露在陶瓷护套（3）外面部分的光导纤维（2）的长度为10mm；陶瓷护套（3）的外径为20mm，陶瓷护套（3）在测杆保护管（5）外面保留6mm的外露厚度；耦合插座（4）是FC形式的耦合插座。
实施例2
本实施例所用的光纤温度传感器中，石英保护管（1）的外径为4mm、壁厚为1mm、长度为65mm；光导纤维（2）的芯径为600um，总长度为80mm，露在陶瓷护套（3）外面部分的光导纤维（2）的长度为50mm；陶瓷护套（3）的外径为25mm，陶瓷护套（3）在测杆保护管（5）外面保留8mm的外露厚度；耦合插座（4）是SC形式的耦合插座。
实施例3
本实施例所用的光纤温度传感器中，石英保护管（1）的外径为6mm、壁厚为2mm、长度为120mm；光导纤维（2）的芯径为1000um，总长度为120mm，露在陶瓷护套（3）外面部分的光导纤维（2）的长度为100mm；陶瓷护套（3）的外径为30mm，陶瓷护套（3）在测杆保护管（5）外面保留10mm的外露厚度；耦合插座（4）是LC形式的耦合插座。
Claims (5)
1.光纤温度传感器，其特征在于：是一种将光纤浸入到金属熔液中但不直接接触金属熔液来测量其温度的传感器，由石英保护管、光导纤维、陶瓷护套、光纤耦合插座和光纤测杆保护管构成，光导纤维安装在光纤耦合插座的中心，该光导纤维的一部分在光纤耦合插座内部，另一部分在光纤耦合插座外部，光纤耦合插座粘接在陶瓷护套上，光纤耦合插座和部分陶瓷护套被封装在光纤测杆保护管内部，另一部分陶瓷护套则外露在光纤测杆保护管外面，石英保护管套在光纤耦合插座外部的光导纤维上，并且固定在光纤耦合插座上。
2.根据权利要求1所述光纤温度传感器，其特征在于：所述石英保护管的外径为2～6mm、壁厚为0.3～2mm、长度为20～120mm。
3.根据权利要求1所述光纤温度传感器，其特征在于：所述光导纤维为大芯径光纤，芯径为200～1000um，长度为30～120mm，露在陶瓷护套外面部分的光导纤维的长度为10～100mm。
4.根据权利要求1所述光纤温度传感器，其特征在于：所述陶瓷护套的外径为20～30mm，外露在光纤测杆保护管外面部分的厚度为6～10mm。
5.根据权利要求1所述光纤温度传感器，其特征在于：所述光纤耦合插座是FC、SC或LC形式的耦合插座。
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|---|---|---|---|
| CN201220611320.7U CN202869696U (zh) | 2012-11-19 | 2012-11-19 | 光纤温度传感器 |
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| Publication Number | Publication Date |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111060214A (zh) * | 2019-12-24 | 2020-04-24 | 上海传输线研究所（中国电子科技集团公司第二十三研究所） | 一种光纤光栅测温传感器及射频电缆内导体的测温方法 |
| US20210239907A1 (en) * | 2019-12-12 | 2021-08-05 | Korea Advanced Institute Of Science And Technology | Ring resonator and manufacturing method thereof |
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2012
- 2012-11-19 CN CN201220611320.7U patent/CN202869696U/zh not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20210239907A1 (en) * | 2019-12-12 | 2021-08-05 | Korea Advanced Institute Of Science And Technology | Ring resonator and manufacturing method thereof |
| CN111060214A (zh) * | 2019-12-24 | 2020-04-24 | 上海传输线研究所（中国电子科技集团公司第二十三研究所） | 一种光纤光栅测温传感器及射频电缆内导体的测温方法 |
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