CN207751606U - 反射式光纤温度传感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种反射式光纤温度传感器，要解决的技术问题是提高测量温度的准确性。本实用新型采用以下技术方案：一种反射式光纤温度传感器，所述反射式光纤温度传感器设有形状为圆柱体的第一光纤和第二光纤，第一光纤和第二光纤同轴连接，第一光纤的第截面与第二光纤的第1截面45°熔接连接，在第二光纤的第2横截面涂有反射膜，第一光纤、第二光纤和反射膜设置在中控状的保护管内。本实用新型与现有技术相比，能够对温度准确测量，具有体积小、灵敏度高、绝缘、抗电磁干扰、绝缘和耐化学腐蚀的优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种传感器，特别是一种温度传感器。
背景技术
传统的温度传感器在各个领域的应用已很成熟，如热电偶、热敏电阻、光学高温计、半导体温度传感器以及其他类型的温度传感器。这些温度传感器的敏感特性都是以电信号为工作基础，即温度信号被电信号调制。而在特殊工作情况和环境下，如易燃、易爆、高电压、强电磁场、具有腐蚀性气体、液体，以及要求快速响应、非接触的场合，光纤温度传感器测量具有独到的优越性。
光纤温度传感器是20世纪70年代发展起来的一种新型温度传感器，与传统的各类温度传感器相比，光纤温度传感器具有一系列独特的优点：抗电磁场干扰，工作频带宽，动态范围大，高绝缘强度，防燃防爆，易于实现远距离多通道测量与控制，能与光纤传输系统联网以实现光纤传输系统的遥测和控制，进而满足多功能、智能化的要求。工作温度是电力系统电气设备如变压器、发电机、高压开关、电抗器的一个基本技术参数，是电气设备运行状态的重要指标，在线实时检测电气设备运行过程中的温度对电气设备的安全运行具有重要意义。电力系统中使用的温度传感器要求具有在高电压、大电流、强电磁干扰环境下仍能正常工作的能力。光纤温度传感器可以用于电厂温度监测，电缆隧道火灾监测，高压电力电缆负荷安全监测，变压器绕组监测以及开关柜温度监测。光纤温度传感器的出现为电力系统中电气设备的温度检测提供了一条全新的途径。现有技术的光纤温度传感器存在的不足是：光纤温度传感器含有金属器件，如光纤光栅温度传感器在光纤包层上涂覆金属材料或使用金属管封装，金属在高电压和强电磁场环境容易产生局部放电，局部放电会降低测量温度的灵敏度。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种反射式光纤温度传感器，要解决的技术问题是提高测量温度的准确性。
本实用新型采用以下技术方案：一种反射式光纤温度传感器，所述反射式光纤温度传感器设有形状为圆柱体的第一光纤和第二光纤，第一光纤和第二光纤同轴连接，第一光纤的第截面与第二光纤的第1截面45°熔接连接，在第二光纤的第2横截面涂有反射膜，第一光纤、第二光纤和反射膜设置在中控状的保护管内。
本实用新型的第一光纤和第二光纤通过粘接剂与保护管连接。
本实用新型的粘接剂为353ND胶粘接剂或硅胶粘接剂。
本实用新型的第一光纤和第二光纤采用同种保偏光纤椭圆芯型保偏光纤或熊猫型保偏光纤。
本实用新型的保护管采用石英晶体材料或陶瓷晶体材料，外表面涂有耐高温绝缘涂覆层。
本实用新型的耐高温绝缘涂覆层采用特氟龙材料。
本实用新型的第一光纤设有第一纤芯，第一纤芯外包覆有第一包层，第一包层外涂有光纤涂覆层，第一纤芯、第一包层和光纤涂覆层同轴设置；所述光纤涂覆层为耐高温绝缘材料，第一包层和第一纤芯为二氧化硅材料，第一纤芯折射率大于第一包层折射率。
本实用新型的第二光纤设有第二纤芯，第二纤芯外包覆有第二包层，第二包层和第二纤芯同轴设置，为二氧化硅材料，第二纤芯折射率大于第二包层折射率。
本实用新型与现有技术相比，能够对温度准确测量，具有体积小、灵敏度高、绝缘、抗电磁干扰、绝缘和耐化学腐蚀的优点。
附图说明
图1是本实用新型反射式光纤温度传感器的结构示意图。
图2是本实用新型反射式光纤温度传感器的保护管结构示意图。
图3是本实用新型反射式光纤温度传感器的第一光纤结构示意图。
图4是本实用新型反射式光纤温度传感器的第二光纤结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。
如图1所示，本实用新型的反射式光纤温度传感器，设有形状为圆柱体的第一光纤1和第二光纤2，第一光纤1和第二光纤2同轴连接，第一光纤1的第2截面(图示第一光纤1的右端)与第二光纤2的第1截面(图示第二光纤2左端)45°熔接连接，在第二光纤2的第2横截面(图示第二光纤2的右端)涂有反射膜4，第一光纤1、第二光纤2和反射膜4设置在中控状的保护管3内，保护管3用于保护第一光纤1、第二光纤2和反射膜4，反射膜4全反射第二光纤2的第1横截面的入射光。
第一光纤1和第二光纤2通过粘接剂与保护管3连接。粘接剂为353ND胶粘接剂或硅胶粘接剂。
第一光纤1和第二光纤2采用同种保偏光纤椭圆芯型保偏光纤或熊猫型保偏光纤。
反射膜4均匀涂覆于第二光纤2的第2横截面上，用于全反射第二光纤2第一横截面的入射光。
如图2所示，保护管3采用石英晶体材料或陶瓷晶体材料，外表面涂有耐高温绝缘涂覆层5。耐高温绝缘涂覆层5采用特氟龙材料。
如图3所示，第一光纤1设有第一纤芯8，第一纤芯8外包覆有第一包层7，第一包层7外涂有光纤涂覆层6，第一纤芯8、第一包层7和光纤涂覆层6同轴设置。光纤涂覆层6为耐高温绝缘材料，第一包层7和第一纤芯8均为二氧化硅材料，第一纤芯8折射率大于第一包层7折射率。本实施例中，光纤涂覆层6采用聚酰亚胺，第一包层7折射率为1.4676，第一纤芯8折射率为1.4781。
如图4所示，第二光纤2设有第二纤芯10，第二纤芯10外包覆有第二包层9，第二包层9和第二纤芯10同轴设置，均为二氧化硅材料，第二纤芯10折射率大于第二包层9折射率。本实施例中，第二纤芯10折射率为1.4781，第二包层9折射率1.4676，第二光纤2的长度为1.25mm。
本实用新型的反射式光纤温度传感器工作时，线偏振光入射光经第一光纤1，从第一光纤1第二截面出射的线偏振光入射到第二光纤2的第一截面，线偏振光被分解为两束线偏振光，沿第二光纤2至反射膜4，反射膜4反射第二光纤2第一截面入射的两束线偏振光，两束反射光从第二光纤2的第一截面出射，在入射第一光纤1的第一横截面时，两束反射光发生干涉，两束反射光的干涉强度与被测温度有映射关系，利用该映射关系获得被测温度。上述的两束线偏振光在第二光纤2中的传输常数容易受温度影响，传输常数的微小变化能够导致反射光干涉强度变化，因此灵敏度高、传感器使用光纤传输光学信号，能够抗电磁干扰。本实用新型的反射式光纤温度传感器传感器，光纤采用石英晶体、保护管为石英晶体或陶瓷晶体、保护管采用耐高温绝缘涂覆层涂覆层，具有绝缘、耐腐蚀、耐高温的特点。
本实用新型的反射式光纤温度传感器用以下制备方法得到，包括以下步骤：
一、外购偏光纤椭圆芯型保偏光纤PME1300–10或熊猫型保偏光纤PM1310，作为第一光纤1和第二光纤2原料。
二、采用长4mm，内径0.5mm，外径2.5mm的石英毛细管或陶瓷毛细管，在管外按现有技术镀膜特氟龙材料10μm，得到保护管3。
三、将同种偏光纤椭圆芯型保偏光纤或熊猫型保偏光纤，分别切割为长度1m和1.25mm，得到第一光纤1和第二光纤2。
四、在第二光纤2的第二横截面上镀制反射膜4氟化镁与硫化锌，在高真空环境中电阻蒸发镀8～9层光学厚度(四分之一波长或其整数倍)氟化镁与硫化锌交替薄膜层，每层薄膜物理厚度为327nm，得到反射膜4。
五、采用熔接机将第一光纤1的第2截面与第二光纤2的第1截面进行45°熔接熔接放电功率为281bit，放电时间2000ms，保持第一光纤1和第二光纤2同轴。
六、把第一光纤1、第二光纤2和反射膜4置于保护管3中心，用粘接剂353ND胶粘接剂或硅胶将第一光纤1和第二光纤2与保护管3粘接连接，在80℃条件下固化2小时，得到反射式光纤温度传感器。
Claims (8)
1.一种反射式光纤温度传感器，其特征在于：所述反射式光纤温度传感器设有形状为圆柱体的第一光纤(1)和第二光纤(2)，第一光纤(1)和第二光纤(2)同轴连接，第一光纤(1)的第(2)截面与第二光纤(2)的第1截面45°熔接连接，在第二光纤(2)的第2横截面涂有反射膜(4)，第一光纤(1)、第二光纤(2)和反射膜(4)设置在中控状的保护管(3)内。
2.根据权利要求1所述的反射式光纤温度传感器，其特征在于：所述第一光纤(1)和第二光纤(2)通过粘接剂与保护管(3)连接。
3.根据权利要求2所述的反射式光纤温度传感器，其特征在于：所述粘接剂为353ND胶粘接剂或硅胶粘接剂。
4.根据权利要求1所述的反射式光纤温度传感器，其特征在于：所述第一光纤(1)和第二光纤(2)采用同种保偏光纤椭圆芯型保偏光纤或熊猫型保偏光纤。
5.根据权利要求1所述的反射式光纤温度传感器，其特征在于：所述保护管(3)采用石英晶体材料或陶瓷晶体材料，外表面涂有耐高温绝缘涂覆层(5)。
6.根据权利要求5所述的反射式光纤温度传感器，其特征在于：所述耐高温绝缘涂覆层(5)采用特氟龙材料。
7.根据权利要求1所述的反射式光纤温度传感器，其特征在于：所述第一光纤(1)设有第一纤芯(8)，第一纤芯(8)外包覆有第一包层(7)，第一包层(7)外涂有光纤涂覆层(6)，第一纤芯(8)、第一包层(7)和光纤涂覆层(6)同轴设置；所述光纤涂覆层(6)为耐高温绝缘材料，第一包层(7)和第一纤芯(8)为二氧化硅材料，第一纤芯(8)折射率大于第一包层(7)折射率。
8.根据权利要求1所述的反射式光纤温度传感器，其特征在于：所述第二光纤(2)设有第二纤芯(10)，第二纤芯(10)外包覆有第二包层(9)，第二包层(9)和第二纤芯(10)同轴设置，为二氧化硅材料，第二纤芯(10)折射率大于第二包层(9)折射率。
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|---|---|---|---|---|
| CN108088584A (zh) * | 2017-12-29 | 2018-05-29 | 长园深瑞继保自动化有限公司 | 反射式光纤温度传感器及其制备方法 |
| CN110296769A (zh) * | 2019-07-17 | 2019-10-01 | 上海晨感智能科技有限公司 | 一种光纤温度传感器及测量系统和信号处理方法 |
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