CN204855018U - 光纤光栅温度传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种光纤光栅温度传感器，所述的传感器包括一根光纤光栅、包括左光栅定位片和右光栅定位片的光栅保护盒、传感器保护壳、铆压结构、尾管、铠装空管以及光纤松套管，所述的光纤光栅固定于所述的光栅保护盒中，所述的光栅保护盒固定于所述的传感器保护壳中，所述的光纤松套管套设于所述的光纤光栅上，所述的铠装空管通过所述的铆压结构固定于所述的传感器保护壳的两端，所述的尾管固定于所述的铠装空管的两端。采用该种结构的光纤光栅温度传感器，采用片式结构，最大限度地减少了与光纤光栅在一起的内部空间，使得光纤光栅最大限度地接近感温金属材料，大大提高了传感器的感温响应时间，提高了光纤光栅的保护强度。

Description

光纤光栅温度传感器

技术领域

本实用新型涉及光学领域，尤其涉及光纤组件，具体是指一种光纤光栅温度传感器。

背景技术

温度是国际单位制给出的基本物理量之一，是工农业生产和科学实验中需要经常测量和控制的主要参数，同时也是与人们日常生活密切相关的一个重要物理量。目前，比较常用的电类温度传感器主要是热电偶温度传感器和热敏电阻温度传感器。光纤温度传感与传统的传感器相比有很多优点，如灵敏度高，体积小，耐腐蚀，抗电磁辐射，光路可弯曲，便于遥测等。基于光纤光栅技术的温度传感器，采用波长编码技术，消除了光源功率波动及系统损耗的影响，适用于长期监测；而且多个光纤光栅组成的温度传感系统，采用一根光缆，可实现准分布式测量。

温度也是直接影响光纤光栅波长变化的因素，人们常常直接将裸光纤光栅作为温度传感器直接应用。光纤光栅温度传感器也需要进行封装，封装技术的主要作用是保护和增敏，我们希望光纤光栅能够具有较强的机械强度和较长的寿命，与此同时，还希望能在光纤传感中通过适当的封装技术提高光纤光栅对温度的响应灵敏度。

目前常用的封装方式有基片式、管式和聚合物封装方式等，但是在实际应用过程中发现，传统方法制备的传感器的响应时间并不理想，有较大的被单延迟。这妨碍了光纤光栅温度传感器在某些需要快速响应的场合中的应用。

目前常用的封装方式，都是采用圆管形状的封装结构，或双层圆管，或粗漏管+有色细管，或多个圆管嵌套，这些结构的生产都是采用纯手工对传感器进行封装，生产效率低下，影响对光纤光栅进行产业化的高速进程。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种能够对温度的变化做出迅速反应、响应时间短、避免响应时间延迟的光纤光栅温度传感器。

为了实现上述目的，本实用新型的光纤光栅温度传感器具有如下构成：

该光纤光栅温度传感器，其主要特点是，所述的传感器包括一根光纤光栅、包括左光栅定位片和右光栅定位片的光栅保护盒、传感器保护壳、铆压结构、尾管、铠装空管以及光纤松套管，所述的光纤光栅固定于所述的光栅保护盒中，所述的光栅保护盒固定于所述的传感器保护壳中，所述的光纤松套管套设于所述的光纤光栅上，所述的铠装空管通过所述的铆压结构固定于所述的传感器保护壳的两端，所述的尾管固定于所述的铠装空管的两端。

进一步地，所述的左光栅定位片通过胶黏剂、卡接或者焊接与所述的右光栅定位片相固定。

进一步地，所述的左光栅定位片的两端以及所述的右光栅定位片的两端均设置有第一凹槽，所述的光线光栅通过胶黏剂或者焊接固定于所述的光纤保护盒中。

进一步地，所述的光纤保护壳为长方体光栅保护壳，且所述的长方体光栅保护壳的长度介于5～50mm之间，宽度介于3～10mm之间，厚度介于0.5～5mm之间。

进一步地，所述的传感器保护壳上设置有至少一条与其轴向方向一致的通孔。

进一步地，所述的传感器保护壳包括上保护壳和下保护壳，所述的上保护壳通过螺栓、卡扣或者胶黏剂与所述的下保护壳相固定。

更进一步地，所述的上保护壳的内部以及所述的下保护壳的内部设置有第二凹槽，所述的光栅保护壳通过所述的第二凹槽固定于所述的传感器保护壳中。

进一步地，所述的传感器保护壳为纺锤体传感器保护壳或者长方体传感器保护壳，且所述的传感器保护壳的长度介于35～80mm之间，所述的传感器保护壳的外径介于4～25mm之间。

进一步地，所述的铆压结构包括FC铆压环以及铆压圆环，所述的FC铆压环套设于所述的传感器保护壳的两端，所述的铆压圆环套设于所述的FC铆压环上。

进一步地，所述的光纤松套管通过胶黏剂固定于所述的光纤保护盒内部的轴线处，所述的光纤光栅固定于所述的光纤松套管中

采用了该实用新型中的光纤光栅温度传感器，与现有技术相比，具有以下有益效果：

本实用新型的光纤光栅温度传感器，采用了片式结构，光栅盒的内部空间非常小，光纤光栅与光栅盒金属外壁非常接近，能使光纤光栅最大限度的接近所要测量的环境，大大提高了光纤光栅传感器的感温响应时间，特别是在要求快速响应的火灾报警上，能够实时反馈火灾现场温度变化，防止了因响应延时带来的损失，同时也提高了光纤光栅的保护强度；本实用新型由于采用的都是双片式的结构，双片结构通过螺纹进行紧固，使得所有生产工艺的操作都在可视的范围内进行，对生产的检验带来便利，对生产效率的提高有很好的帮助。

附图说明

图1a本实用新型的光纤光栅温度传感器的正视图。

图1b本实用新型的光纤光栅温度传感器的后视图。

图2本实用新型的光纤光栅温度传感器的爆炸示意图。

图3本实用新型的光纤光栅温度传感器的一实施例中的上保护壳和下保护壳的结构示意图。

图4本实用新型的光纤光栅温度传感器的一实施例中的上保护壳和下保护壳的结构示意图。

图5本实用新型的光纤光栅温度传感器的一实施例中的上保护壳和下保护壳的结构示意图。

图6本实用新型的光纤光栅温度传感器的一实施例中的上保护壳和下保护壳的结构示意图。

图7a至7b本实用新型的光纤光栅温度传感器的一实施例中的左光栅定位片和右光栅定位片的结构示意图。

图8a至8b本实用新型的光纤光栅温度传感器的一实施例中的左光栅定位片和右光栅定位片的结构示意图。

图9a至9b本实用新型的光纤光栅温度传感器的一实施例中的左光栅定位片和右光栅定位片的结构示意图。

图10a至10b本实用新型的光纤光栅温度传感器的一实施例中的左光栅定位片和右光栅定位片的结构示意图。

其中，

1尾管

2上保护壳

3下保护壳

4光栅保护壳

5螺栓

6铠装空管

7光纤光栅

8左光栅定位片

9右光栅定位片

10FC铆压环

11铆压圆环

具体实施方式

为了能够更清楚地描述本实用新型的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。

请参阅图1a至图2所示，其中，图1为本实用新型的光纤光栅7温度传感器的外观结构示意图，图2为本实用新型的光纤光栅7温度传感器的爆炸结构示意图，所述的传感器包括一根光纤光栅7、包括左光栅定位片8和右光栅定位片9的光栅保护盒、传感器保护壳、铆压结构、尾管1、铠装空管6以及光纤松套管，所述的光纤光栅7固定于所述的光栅保护盒中，所述的光栅保护盒固定于所述的传感器保护壳中，所述的光纤松套管套设于所述的光纤光栅7上，所述的铠装空管6通过所述的铆压结构固定于所述的传感器保护壳的两端，所述的尾管1固定于所述的铠装空管6的两端。

由于所述的光栅保护盒包括左光栅定位片8以及右光栅定位片9，为了使得所述的光纤光栅7得到较好地保护，在一种优选的实施方式中，所述的左光栅定位片8的两端以及所述的右光栅定位片9的两端均设置有第一凹槽，该第一凹槽可以是通过模具压制而成，所述的光线光栅通过胶黏剂或者焊接固定于所述的光纤保护盒中，且需要注意的是，所述的光纤光栅7在所述的光栅保护盒中形成一个微弯的结构，此外，在一种优选的实施方式中，所述的左光栅定位片8通过胶黏剂、卡接或者焊接与所述的右光栅定位片9相固定，所述的左光栅定位片8以及所述的右光栅定位片9的材料为铜或铜合金，或其他的金属材料或非金属材料，且所述的光栅保护和形成了对所述的光纤光栅7的第一层保护，且不影响所述的光纤光栅7的感温特性，

在一种优选的实施方式中，所述的光纤保护壳为长方体光栅保护壳4，且所述的长方体光栅保护壳4的长度介于5～50mm之间，宽度介于3～10mm之间，厚度介于0.5～5mm之间，具体请参阅图7a至图10b所示。其中，图7a至图8b中左光栅定位片8和右光栅定位片9由中间压宽槽和两端光压模成型的光纤槽组成，图9a与图9b中左光栅定位片8和右光栅定位片9由两端压模成光纤槽和半开放宽槽组成，图10a与图10b中左光栅定位片8和右光栅定位片9由两端压模成型光纤槽和两边折弯成直角边组成。

在一种优选的实施方式中，所述的传感器保护壳上设置有至少一条与其轴向方向一致的通孔或者透气长孔。

在一种优选的实施方式中，所述的传感器保护壳包括上保护壳2和下保护壳3，所述的上保护壳2通过螺栓5、卡扣或者胶黏剂与所述的下保护壳3相固定。此外，在一种优选的实施方式中，所述传感器保护壳材料为铝合金或钢或不锈钢。上保护壳2和下保护壳3通过螺钉进行紧固在一起，形成最外部的保护和抗拉部件。同时光栅能够通过传感器保护壳所预留的透气部分很好的感知到外部温度变化。

在一种优选的实施方式中，所述的上保护壳2的内部以及所述的下保护壳3的内部设置有第二凹槽，所述的光栅保护壳4通过所述的第二凹槽固定于所述的传感器保护壳中。

在一种优选的实施方式中，所述的传感器保护壳为纺锤体传感器保护壳或者长方体传感器保护壳，且所述的传感器保护壳的长度介于35～80mm之间，所述的传感器保护壳的外径介于4～25mm之间。请参阅图3至图6所示，图3与图4中，所述的传感器保护壳为两个半纺锤体结构，两端都预留有铆压紧固件，图5与图6中，传感器保护壳为两个长方体边倒角结构。

在一种优选的实施方式中，所述的铆压结构包括FC铆压环10以及铆压圆环11，所述的FC铆压环10套设于所述的传感器保护壳的两端，所述的铆压圆环11套设于所述的FC铆压环10上。

在一种优选的实施方式中，所述的光纤松套管通过胶黏剂固定于所述的光纤保护盒内部的轴线两端的延长处，所述的光纤光栅7固定于所述的光纤松套管中，以保护所述的光纤光栅7。

采用了该实用新型中的光纤光栅7温度传感器，与现有技术相比，具有以下有益效果：

本实用新型的光纤光栅7温度传感器，采用了片式结构，最大限度地减少了与光纤光栅7在一起的内部空间，内部空间大量减少，光纤光栅7最大限度接近感温金属材料，大大提高了传感器的感温响应时间，特别是在要求快速响应的火灾报警上，能够实时反馈火灾现场温度变化，防止了因响应延时带来的损失，同时也提高了光纤光栅7的保护强度；本实用新型由于采用的都是双片式的结构和两半片螺纹紧固结构，使得所有生产工艺的操作都在可视的范围内进行，对生产的半自动化和产业化，有很好的促进作用。

上述实施例为本专利较佳的实施例，并非用来限制本实用新型的实施范围，本领域的技术人员在未脱离本实用新型原理的前提下，所作的改进、变化、组合、替代等，均属于本实用新型权利要求所要求保护的范围之内。

在此说明书中，本实用新型已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本实用新型的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (10)

1.一种光纤光栅温度传感器，其特征在于，所述的传感器包括一根光纤光栅、包括左光栅定位片和右光栅定位片的光栅保护盒、传感器保护壳、铆压结构、尾管、铠装空管以及光纤松套管，所述的光纤光栅固定于所述的光栅保护盒中，所述的光栅保护盒固定于所述的传感器保护壳中，所述的光纤松套管套设于所述的光纤光栅上，所述的铠装空管通过所述的铆压结构固定于所述的传感器保护壳的两端，所述的尾管固定于所述的铠装空管的两端。

2.根据权利要求1所述的光纤光栅温度传感器，其特征在于，所述的左光栅定位片通过胶黏剂、卡接或者焊接与所述的右光栅定位片相固定。

3.根据权利要求1所述的光纤光栅温度传感器，其特征在于，所述的左光栅定位片的两端以及所述的右光栅定位片的两端均设置有第一凹槽，所述的光线光栅通过胶黏剂或者焊接固定于所述的光纤保护盒中。

4.根据权利要求1所述的光纤光栅温度传感器，其特征在于，所述的光纤保护壳为长方体光栅保护壳，且所述的长方体光栅保护壳的长度介于5～50mm之间，宽度介于3～10mm之间，厚度介于0.5～5mm之间。

5.根据权利要求1所述的光纤光栅温度传感器，其特征在于，所述的传感器保护壳上设置有至少一条与其轴向方向一致的通孔。

6.根据权利要求1所述的光纤光栅温度传感器，其特征在于，所述的传感器保护壳包括上保护壳和下保护壳，所述的上保护壳通过螺栓、卡扣或者胶黏剂与所述的下保护壳相固定。

7.根据权利要求6所述的光纤光栅温度传感器，其特征在于，所述的上保护壳的内部以及所述的下保护壳的内部设置有第二凹槽，所述的光栅保护壳通过所述的第二凹槽固定于所述的传感器保护壳中。

8.根据权利要求1所述的光纤光栅温度传感器，其特征在于，所述的传感器保护壳为纺锤体传感器保护壳或者长方体传感器保护壳，且所述的传感器保护壳的长度介于35～80mm之间，所述的传感器保护壳的外径介于4～25mm之间。

9.根据权利要求1所述的光纤光栅温度传感器，其特征在于，所述的铆压结构包括FC铆压环以及铆压圆环，所述的FC铆压环套设于所述的传感器保护壳的两端，所述的铆压圆环套设于所述的FC铆压环上。

10.根据权利要求1所述的光纤光栅温度传感器，其特征在于，所述的光纤松套管通过胶黏剂固定于所述的光纤保护盒内部的轴线处，所述的光纤光栅固定于所述的光纤松套管中。