CN209310943U - 温度跳变光纤开关以及温度跳变光纤开关系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种温度跳变光纤开关以及温度跳变光纤开关系统，该温度跳变光纤开关包括壳体、入射准直器、接收准直器以及跳变组件，入射准直器和接收准直器分别插装在壳体相对的两侧，跳变组件安装于壳体内部；跳变组件包括温度形变材料板以及光切换板，光切换板安装于温度形变材料板上；光切换板随温度形变材料板的形变而发生运动并改变入射准直器与接收准直器之间的光路。该温度跳变光纤开关系统应用该温度跳变光纤开关，应用本实用新型可实现在特殊环境中无电流检测温度且成本较低。

Description

温度跳变光纤开关以及温度跳变光纤开关系统

技术领域

本实用新型涉及光纤传感技术领域，具体的，涉及一种温度跳变光纤开关，还涉及应用该温度跳变光纤开关的温度跳变光纤开关系统。

背景技术

在很多高压电场环境，例如开关柜切换的触点、电缆接头等，在输电工作状态中很容易出现高温异常工作情况，容易造成生产事故。

一般对于这种特殊环境的温度测量，现有技术中，可采用很多种方法来实现。一种是采用热电偶的方法来进行测量，但这种热电偶传输的信号为电信号，在高压电场中很容易受到干扰，而且容易传导高电压，会造成检测设备的损坏。另一种是采用光纤FBG(FiberBragg Grating，光纤布拉格光栅)或分布式光纤测温方法，但这种方法成本较高。还有一种是采用红外远距离进行测量关键点的温度，但是这种红外测量温度不能实时监测，且这类设备成本较高。

另外，对于这种特殊环境的测温主要是对一定温度值时给予提示，即温度超过一定值时，要求设备提出预警信号。因此要求测温设备具有安全、低成本、实时监测的特点。

发明内容

本实用新型的第一目的是提供一种可实现无电流检测温度且成本较低的温度跳变光纤开关。

本实用新型的第二目的是提供一种可实现无电流检测温度且成本较低的温度跳变光纤开关系统。

为了实现上述目的，本实用新型的温度跳变光纤开关包括壳体、入射准直器、接收准直器以及跳变组件，入射准直器和接收准直器分别插装在壳体相对的两侧，跳变组件安装于壳体内部；跳变组件包括温度形变材料板以及光切换板，光切换板安装于温度形变材料板上；光切换板随温度形变材料板的形变而发生运动并改变入射准直器与接收准直器之间的光路。

由上述方案可见，本实用新型温度跳变光纤开关通过设置温度形变材料板以及光切换板，温度形变材料板随温度变化带动光切换板，使得光切换板可改变入射准直器与接收准直器之间的光路，从而实现光功率的改变，进而可以判断温度达到预设值。另外，使用光信号进行数据传输，可避免在特殊环境中使用电信号，避免被干扰，提高检测的准确性。同时，本实用新型温度跳变光纤开关结构简单，可减少器件的设置，节约成本。

进一步的方案中，温度形变材料板包括温度形变金属板。

由此可见，使用温度形变金属板作为温度形变材料板，不易损坏，且稳定性较高。

进一步的方案中，温度形变金属板是双金属片。

由此可见，双金属片的工作稳定性高，可提高温度跳变光纤开关工作稳定性。

进一步的方案中，壳体由感温绝缘材料制成。

由此可见，为了便于采集温度，采用感温绝缘材料制造壳体，可便于温度传递，同时不容易导电。

为了实现上述第二目的，本实用新型提供的温度跳变光纤开关系统包括光源发射器件、温度跳变光纤开关、光接收器件以及主控制器；温度跳变光纤开关包括壳体、入射准直器、接收准直器以及跳变组件，入射准直器和接收准直器分别插装在壳体相对的两侧，跳变组件安装于壳体内部，光源发射器件与入射准直器通过第一光纤连接，光接收器件与接收准直器通过第二光纤连接，光源发射器件与光接收器件分别与主控制器电连接；跳变组件包括温度形变材料板以及光切换板，光切换板安装于温度形变材料板上；光切换板随温度形变材料板的形变而发生运动并改变入射准直器与接收准直器之间的光路。

由上述方案可见，本实用新型的温度跳变光纤开关系统通过设置温度形变材料板以及光切换板，温度形变材料板随温度变化带动光切换板，使得光切换板可改变入射准直器与接收准直器之间的光路，从而实现光功率的改变，进而可以判断温度达到预设值。另外，使用光信号进行数据传输，可避免在特殊环境中使用电信号，避免被干扰，提高检测的准确性。同时，本实用新型温度跳变光纤开关结构简单，可减少器件的设置，节约成本。

进一步的方案中，温度形变材料板包括温度形变金属板。

由此可见，使用温度形变金属板作为温度形变材料板，不易损坏，且稳定性较高。

进一步的方案中，温度形变金属板是双金属片。

由此可见，双金属片的工作稳定性高，可提高温度跳变光纤开关工作稳定性。

进一步的方案中，壳体由感温绝缘材料制成。

由此可见，为了便于采集温度，采用感温绝缘材料制造壳体，可便于温度传递，同时不容易导电。

进一步的方案中，光源发射器件是泵浦波长激光器或LED灯。

由此可见，本实用新型中的光源发射器件可以采用多种光源，应用方便。

进一步的方案中，光接收器件是光电二极管或光敏三极管。

由此可见，本实用新型中光接收器件采用光电二极管或光敏三极管，可降低成本。

进一步的方案中，第一光纤和第二光纤均为多模光纤。

由此可见，使用多模光纤进行光信号传输，可减少光损耗，同时受环境影响较小，且便于布线。

附图说明

图1是温度跳变光纤开关系统实施例的结构示意图。

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

如图1所示，本实用新型温度跳变光纤开关系统包括光源发射器件1、温度跳变光纤开关2、光接收器件3以及主控制器4。光源发射器件1通过第一光纤5与温度跳变光纤开关2连接，光接收器件3通过第二光纤与温度跳变光纤开关2连接，光源发射器件1和光接收器件3分别与主控制器4电连接。其中，光源发射器件1是泵浦波长激光器或LED灯。光接收器件3是光电二极管或光敏三极管。第一光纤 5和第二光纤6均为多模光纤。

温度跳变光纤开关2包括壳体21、入射准直器22、接收准直器 23以及跳变组件24，入射准直器22和接收准直器23分别插装在壳体 21相对的两侧，跳变组件24安装于壳体21内部，光源发射器件1与入射准直器22通过第一光纤5连接，光接收器件3与接收准直器23通过第二光纤6连接。跳变组件24包括温度形变材料板25以及光切换板26，光切换板26安装于温度形变材料板25上。光切换板26随温度形变材料板25的形变而发生运动并改变入射准直器22与接收准直器23之间的光路，本实施例中，入射准直器22与接收准直器23之间的光路与光切换板26呈垂直设置，温度形变材料板25的发生形变时，光切换板26沿光路的垂直方向运动。其中，壳体21由感温绝缘材料制成，例如，氮化铝、氮化硅或导热硅胶等感温绝缘材料。温度形变材料板25具有当环境温度在到达一个温度值时突然跳变的功能。温度形变材料板25包括温度形变金属板，优选的，温度形变金属板是双金属片，双金属片由两种不同热膨胀系数的延展性良好的材料制成，可根据需要检测温度进行材料选择，双金属片的结构原理为本领域技术人员的公知技术，在此不再赘述。

本实用新型的温度跳变光纤开关系统在工作时，通过主控电路4 向光源发射器件1发送控制信号，使光源发射器件1发预定功率的光信号，光信号由第一光纤5传输至入射准直器22并经由接收准直器 23接收，接收准直器23通过将光信号发送至光接收器件3，光接收器件3将光信号转换成电信号并发送至主控电路4，通过主控电路4进行运算处理，从而确定当前检测的温度值是否达到预设值。在温度形变材料板25所处环境温度值没有达到温度形变材料板25突然变形所需要的温度时，入射准直器22发射的光信号可由接收准直器23正常接收，因此，主控电路4获得的温度数据为正常数据。当温度形变材料板25所处环境温度值达到温度形变材料板25突然变形所需要的温度时，温度形变材料板25发生突然形变，带动光切换板26移动，从而改变入射准直器22与接收准直器23之间的光路，使的光信号的光功率突然变化，最终使得主控电路4获得的温度数据为非正常数据，从而判断确定温度跳变光纤开关2所处的环境温度升高到一定预警值，从而可进行报警处理。

当然，改变入射准直器22与接收准直器23之间的光路可以是：当环境温度达到一个定值，温度形变材料板25会发生突然跳变，使光切换板26挡住光路，或允许通过光路，或改变光路跳径、或改变光偏振态等。可根据改变光路的方式选择光切换板26的材料，光切换板 26可以是挡光材料板、光透镜或反射镜等。例如，光切换板26为挡光材料时，入射准直器22与接收准直器23之间的光路在正常情况下为导通状态，当温度形变材料板25发生形变时，光切换板26沿光路垂直方向运动，切断光路；又例如，光切换板26为光透镜时，在正常情况下，入射准直器22的光信号穿过光透镜并由接收准直器23接收，当温度形变材料板25发生形变时，光透镜沿光路垂直方向运动，使得光透镜聚焦点发生改变，接收准直器23无法接收到光信号，从而起到改变光路的作用；又例如，光切换板26为反射镜时，入射准直器22 与接收准直器23之间的光路在正常情况下为导通状态，当温度形变材料板25发生形变时，反射镜沿光路垂直方向运动，反射镜将入射准直器22的光信号反射至其他方向，接收准直器23无法接收到光信号，从而起到改变光路的作用。

由上述可知，本实用新型温度跳变光纤开关2通过设置温度形变材料板25以及光切换板26，温度形变材料板25随温度变化带动光切换板26，使得光切换板26可改变入射准直器22与接收准直器23 之间的光路，从而实现光功率的改变，进而可以判断温度达到预设值。另外，使用光信号进行数据传输，可避免在特殊环境中使用电信号，避免被干扰，提高检测的准确性。同时，本实用新型温度跳变光纤开关结构简单，可减少器件的设置，节约成本。

需要说明的是，以上仅为本实用新型的优选实施例，但发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本实用新型做出的非实质性修改，也均落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种温度跳变光纤开关，其特征在于：包括

壳体、入射准直器、接收准直器以及跳变组件，所述入射准直器和所述接收准直器分别插装在所述壳体相对的两侧，所述跳变组件安装于所述壳体内部；

所述跳变组件包括温度形变材料板以及光切换板，所述光切换板安装于所述温度形变材料板上；

所述光切换板随所述温度形变材料板的形变而发生运动并改变所述入射准直器与所述接收准直器之间的光路。

2.根据权利要求1所述的温度跳变光纤开关，其特征在于：

所述温度形变材料板包括温度形变金属板。

3.根据权利要求2所述的温度跳变光纤开关，其特征在于：

所述温度形变金属板是双金属片。

4.根据权利要求1至3任一项所述的温度跳变光纤开关，其特征在于：

所述壳体由感温绝缘材料制成。

5.一种温度跳变光纤开关系统，包括光源发射器件、温度跳变光纤开关、光接收器件以及主控制器；其特征在于：

所述温度跳变光纤开关包括壳体、入射准直器、接收准直器以及跳变组件，所述入射准直器和所述接收准直器分别插装在所述壳体相对的两侧，所述跳变组件安装于所述壳体内部，所述光源发射器件与所述入射准直器通过第一光纤连接，所述光接收器件与所述接收准直器通过第二光纤连接，所述光源发射器件与所述光接收器件分别与所述主控制器电连接；

所述跳变组件包括温度形变材料板以及光切换板，所述光切换板安装于所述温度形变材料板上；

所述光切换板随所述温度形变材料板的形变而发生运动并改变所述入射准直器与所述接收准直器之间的光路。

6.根据权利要求5所述的温度跳变光纤开关系统，其特征在于：

所述温度形变材料板包括温度形变金属板。

7.根据权利要求6所述的温度跳变光纤开关，其特征在于：

所述温度形变金属板是双金属片。

8.根据权利要求5至7任一项所述的温度跳变光纤开关系统，其特征在于：

所述壳体由感温绝缘材料制成。

9.根据权利要求5至7任一项所述的温度跳变光纤开关系统，其特征在于：

所述光源发射器件是激光器或LED灯。

10.根据权利要求5至7任一项所述的温度跳变光纤开关系统，其特征在于：

所述光接收器件是光电二极管或光敏三极管。

11.根据权利要求5至7任一项所述的温度跳变光纤开关系统，其特征在于：

所述第一光纤和所述第二光纤均为多模光纤。