CN206399554U - 荧光光纤温度传感器及荧光光纤温度传感光学系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种荧光光纤温度传感器及荧光光纤温度传感光学系统，荧光光纤温度传感器包括光缆、测温探头和套管，测温探头与光缆粘结固定，套管包裹在测温探头和光缆的端部上，套管上设置有至少一个平面部，平面部用于与被测物体接触。以及设置有该荧光光纤温度传感器的荧光光纤温度传感光学系统。该荧光光纤温度传感器及荧光光纤温度传感光学系统均具有良好的测量表面，提高传热效果，使得测温探头的测量效果好，提高测量精度。

Description

荧光光纤温度传感器及荧光光纤温度传感光学系统

技术领域

本实用新型涉及光纤传感技术领域，具体地说，是涉及一种荧光光纤温度传感器以及设置有该荧光光纤温度传感器的荧光光纤温度传感光学系统。

背景技术

光纤传感技术测温原理是基于稀土荧光物质的材料特性，某些稀土荧光物质受紫外线照射并激发后，在可见光谱中发射线状光谱，即荧光及其余辉(余辉为激励停止后的发光)。荧光余辉的衰变时间常数是温度的单值函数，通常温度越高，时间常数越小。只要测得时间常数的值，就可以计算出温度。应用这种方法测温的最大优点，就是被测温度只取决于荧光材料的时间常数，与系统的其他变量无关，例如光源强度的变化、传输效率、耦合程度的变化等都不影响测量结果，较光强测温法和波长解调法原理上有明显优势。

现有的光纤温度传感器就是利用设置有荧光材料的测温探头在紫外线和被测物体温度的作用下，测温探头产生的荧光来计算被测物体的温度。然而，现有的光纤温度传感器的测温探头在进行封装的时候，一般都是将封装后的测温探头设置为圆柱状，而这种封装方式使得在对被测物体进行温度测量时，圆柱状的测温探头与被测物体之间的不具备良好的接触面，使得测温探头无法很好的固定在被测物体上。此外，圆柱状的测温探头在于被测物体连接时属于线接触，使得测温探头与被测物体之间的接触面积小，不利于进行热传递，使得光纤温度传感器的测量效果较差。

发明内容

为了解决上述问题，本实用新型的主要目的是提供一种具有良好的测量表面、传热效果好且测量精度高的荧光光纤温度传感器。

本实用新型的另一目的是提供一种具有良好的测量表面、传热效果好且测量精度高的荧光光纤温度传感光学系统。

为了实现本实用新型的主要目的，本实用新型提供一种荧光光纤温度传感器，其中，包括光缆、测温探头和套管，测温探头与光缆粘结固定，套管包裹在测温探头和光缆的端部上，套管上设置有至少一个平面部，平面部用于与被测物体接触。

一个优选的方案是，套管的横截面呈多边形设置。

一个优选的方案是，套管的横截面呈半圆形设置。

进一步的方案是，套管由尼龙制成。

由上可见，通过对在测温探头上套装设置有平面部的套管，使得该荧光光纤温度传感器在对被测物体进行温度测量时，测温探头的测温点与被测物体之间具有良好的接触平面，使得被测物体与测温探头之间能够通过该接触平面进行稳定、均匀的热传递，进而改善传统的测温探头与被测物体之间只进行线接触而使得测量效果不佳的问题。此外，通过在套管上设置平面部，还能够使得测温探头与被测物体之间的连接能够更加稳固，方便将测温探头固定在被测物体上，提高测温探头的测量精度。

为了实现本实用新型的另一目的，本实用新型提供一种荧光光纤温度传感光学系统，包括光路耦合装置，光路耦合装置包括滤波片、反光镜、荧光激励光源和荧光探测器，反光镜与滤波片平行设置，荧光激励光源与滤波片相对设置，荧光探测器与反光镜相对设置，其中，光路耦合装置还包括荧光光纤温度传感器和光纤接头，荧光光纤温度传感器包括光缆、测温探头和套管，测温探头与光缆粘结固定，套管包裹在测温探头和光缆的端部上，套管上设置有至少一个平面部，平面部用于与被测物体接触，光纤接头与光缆连接，滤波片与光纤接头之间设置有耦合透镜。

进一步的方案是，荧光光纤温度传感器还包括光源驱动电路，光源驱动电路向荧光激励光源发送光源驱动信号。

更进一步的方案是，荧光光纤温度传感器还包括荧光信号探测电路，荧光信号探测电路接收荧光探测器送的电信号。

更进一步的方案是，荧光光纤温度传感器还包括信号解调处理电路，信号解调处理电路接收荧光信号探测电路发送的电压脉冲信号，且信号解调电路向光源驱动电路发送控制信号。

更进一步的方案是，套管的横截面呈多边形设置，或套管的横截面呈半圆形设置。

更进一步的方案是，套管由尼龙制成。

由上可见，通过在荧光光纤温度传感光学系统的荧光光纤温度传感器的测温探头上套装设置有平面部的套管，使得该荧光光纤温度传感光学系统在对被测物体进行温度测量时，测温探头的测温点与被测物体之间具有良好的接触平面，使得被测物体与测温探头之间能够通过该接触平面进行稳定、均匀的热传递，进而改善传统的测温探头与被测物体之间只进行线接触而使得测量效果不佳的问题。此外，通过在套管上设置平面部，还能够使得测温探头与被测物体之间的连接能够更加稳固，方便将测温探头固定在被测物体上，提高荧光光纤温度传感光学系统的测量精度。

附图说明

图1是本实用新型荧光光纤温度传感光学系统实施例的结构示意图。

图2是本实用新型荧光光纤温度传感器光学系统实施例的荧光光纤温度传感器剖视示意图。

图3是本实用新型荧光光纤温度传感光学系统实施例的第一结构的套管的结构图。

图4是本实用新型荧光光纤温度传感光学系统实施例的第二结构的套管的结构图。

图5是本实用新型荧光光纤温度传感光学系统实施例的第三结构的套管的结构图。

以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。

具体实施方式

参照图1和图2，荧光光纤温度传感光学系统5包括光路耦合装置50、光源驱动电路57、荧光信号探测电路58和信号解调处理电路59。其中，光路耦合装置50包括荧光光纤温度传感器1、滤波片52、反射镜53、荧光激励光源54、荧光探测器55和光纤接头56。

荧光光纤温度传感器1包括光缆2、测温探头3和套管4，光缆2具有光纤21和包裹在光纤21外的保护层22，测温探头3与光缆2的保护层22粘接固定，并且，测温探头3与光缆2的光纤21的端部邻接。

套管4由导热系数高的材料制成，例如，聚碳酸酯、添加了导热剂的尼龙等。套管4包裹在测温探头3和光缆2的保护层22的端部上，实现对测温探头3和光缆2的封装，并且，套管4上设置有至少一个平面部，平面部用于与被物体接触，以便于与被测物体进行连接。

在套管4上设置平面部，使得荧光光纤温度传感器1在对被测物体进行测量时，测温探头3的测温点与被测物体之间能够具有良好的接触平面，保证测温探头3与被测物体之间的拥有足够大的接触面积，进而使得被测物体和测温探头3之间能够通过该接触平面进行稳定、均匀的热传递，提高荧光光纤温度传感光学系统5的测量精度。此外，测温探头3通过套管4的平面部与被测物体接触，测温探头3能够被更好的固定于被测物体上。相比于现有的将测温探头封装成圆柱状的光纤温度传感器而言，本实施例的荧光光纤温度传感器1将现有的测温探头与被测物体之间的接触面积从线接触改进为面接触，使得本实施例的荧光光纤温度传感器1及设置有该荧光光纤温度传感器1的荧光光纤温度传感光学系统均具有较高的测量精度，并且使得测温探头3与被测物体之间能够形成良好的固定，保证了测温探头3的测量效果。

此外，如图1所示，荧光光纤温度传感器1的光缆2通过光纤接头56与光路耦合装置50的本体连接，并且，在光纤接头56与滤波片52之间设置有耦合透镜51，耦合透镜51用于对荧光激励光源54发出的光和光纤接头56反射的光进行聚焦。

光路耦合装置50的滤波片52与反光镜53平行设置，荧光激励光源54与滤波片52相对设置，荧光探测器55与反光镜53相对设置。

光源驱动电路57与荧光激励光源54电连接并向荧光激励光源54发送光源驱动信号。荧光信号探测电路58与荧光探测器55电连接，荧光信号探测电路58接收荧光探测器55发送的电信号。信号解调处理电路59分别与光源驱动电路57和荧光信号探测电路58，信号解调处理电路59接收荧光信号探测电路58发送的电压脉冲信号，信号解调处理电路59向光源驱动电路57发送控制信号。

优选地，光路耦合装置5还包括显示装置6，显示装置6由于接收信号解调处理电路59输出的数据信号，并根据该数据信号显示数据。

在荧光光纤温度传感解调系统工作时，首先光源驱动电路57向荧光激励光源54发送光源驱动信号，光激励光源54根据光源驱动信号以预设的脉宽及幅度发射光信号并将光信号传送到滤波片52，由于滤波片52对光激励光源54所发射的紫外光线具有全反射作用，滤波片52将光线反射到耦合透镜51上，耦合透镜51将平行光线聚焦到光纤接头56，光线沿着光纤21传输到荧光光纤温度传感器1的测温探头3上。

在测温探头3中设置有稀土荧光物质，稀土荧光物质受紫外线照射并激发后，在可见光谱中发射线状光谱，即荧光及其余辉，余辉为激励光源停止后的发光。因此，在紫外光线及温度的作用下，测温探头3产生荧光，荧光沿着光纤21传输到光纤接头56，并由光纤接头发射到耦合透镜51，耦合透镜51将荧光形成平行光线传送到滤波片52，由于滤波片52对荧光具有全透射的作用，因此，荧光可透射穿过滤波片到达反光镜53，反光镜53接着将光线反射荧光探测器55上。

荧光探测器55优选为光敏材料探测器，荧光探测器55将接收到的光信号转换为电信号并发送到荧光信号探测电路58，在荧光信号探测电路58中，电信号经过放大、脉冲整形、滤波等处理后得到与荧光衰减信号对应的电压脉冲信号。接着，荧光信号探测电路58将处理后得到的电压脉冲信号发送到信号解调处理电路59。信号解调处理电路59中对电压脉冲信号进行数字信号处理，得出所测的温度数据。最后信号解调处理电路59将温度数据显示在显示装置6上，以便于检测人员直观的获得所检测温度的相关信息。信号解调处理电路59还可根据温度信息数据向光源驱动电路57发送控制信号，使光源驱动电路57可调节荧光激励光源54的所发射光信号的脉宽及幅度。

需要说明的是，上述所述的套管具有至少一个平面部，具体地说可以是如图3所示的套管4，套管4的横截面呈多边形设置，该所述多边形可以为如图3所述的矩形，当然，该所述多边形还可以是三角形、五边形、六边形等等。

一个优选的方案是，套管还可以是如图4所示的套管7，套管7的横截面呈半圆形设置，当然，套管7的横截面还可以呈优弧弓设置，或者是呈劣弧弓设置。

另一个优选的方案是，套管还可以是图5所示的套管8，套管8整体呈棱台装设置，该棱台可以是如图5所述的四棱台，当然，也可以是三棱台、五棱台、六棱台等等。

综上所述，本实用新型提供的荧光光纤温度传感器及荧光光纤温度传感光学系统均具有良好的测量表面，提高传热效果，使得测温探头的测量效果好，提高测量精度。

最后需要强调的是，以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种变化和更改，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.荧光光纤温度传感器，其特征在于，包括：

光缆；

测温探头，所述测温探头与所述光缆粘结固定；

套管，所述套管包裹在所述测温探头和所述光缆的端部上，所述套管上设置有至少一个平面部，所述平面部用于与被测物体接触。

2.根据权利要求1所述的荧光光纤温度传感器，其特征在于：

所述套管的横截面呈多边形设置。

3.根据权利要求1所述的荧光光纤温度传感器，其特征在于：

所述套管的横截面呈半圆形设置。

4.根据权利要求1至3任一项所述的荧光光纤温度传感器，其特征在于：

所述套管由尼龙制成。

5.荧光光纤温度传感光学系统，包括光路耦合装置，所述光路耦合装置包括

滤波片；

反光镜，所述反光镜与所述滤波片平行设置；

荧光激励光源，所述荧光激励光源与所述滤波片相对设置；

荧光探测器，所述荧光探测器与所述反光镜相对设置，

其特征在于：

所述光路耦合装置还包括荧光光纤温度传感器和光纤接头，所述荧光光纤温度传感器包括光缆、测温探头和套管；

所述测温探头与所述光缆粘结固定；

所述套管包裹在所述测温探头和所述光缆的端部上，所述套管上设置有至少一个平面部，所述平面部用于与被测物体接触；

所述光纤接头与所述光缆连接，所述滤波片与所述光纤接头之间设置有耦合透镜。

6.根据权利要求5所述的荧光光纤温度传感光学系统，其特征在于：

所述荧光光纤温度传感器还包括光源驱动电路，所述光源驱动电路向所述荧光激励光源发送光源驱动信号。

7.根据权利要求6所述的荧光光纤温度传感光学系统，其特征在于：

所述荧光光纤温度传感器还包括荧光信号探测电路，所述荧光信号探测电路接收所述荧光探测器送的电信号。

8.根据权利要求7所述的荧光光纤温度传感光学系统，其特征在于：

所述荧光光纤温度传感器还包括信号解调处理电路，所述信号解调处理电路接收所述荧光信号探测电路发送的电压脉冲信号，且所述信号解调电路向所述光源驱动电路发送控制信号。

9.根据权利要求5至8任一项所述的荧光光纤温度传感光学系统，其特征在于：

所述套管的横截面呈多边形设置；或

所述套管的横截面呈半圆形设置。

10.根据权利要求9所述的荧光光纤温度传感光学系统，其特征在于：

所述套管由尼龙制成。