CN209372261U - 用于荧光光纤温控系统的光电解调模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种用于荧光光纤温控系统的光电解调模块，解决现有光电解调模块易进杂质，进而影响荧光光纤测温效率及精度的问题。该模块包括光电解调电路板、PD以及并排设置在光电解调电路板上的多个光学模块，光学模块包括安装座以及设置在安装座内的发光二极管、透镜、光纤接头、第一滤波片、第二滤波片，PD的数量与光学模块的数量相适配，PD的一端与光电解调电路板相连，其另一端设置在第四通孔内；每个光学模块的上表面和侧面缠绕一层特氟龙胶带；每个光学模块的发光二极管通过引脚与光电解调电路板相连；光学模块和光电解调电路板之间设有硅橡胶垫片。

Description

用于荧光光纤温控系统的光电解调模块

技术领域

本实用新型属于荧光光纤温控领域，具体涉及一种用于荧光光纤温控系统的光电解调模块。

背景技术

目前，荧光光纤温控系统由温度解调仪、贯通器及含有稀土荧光物质的测温探头的光纤组成，贯通器起连接作用，一半嵌在温度解调仪外壳中，另一半连接光纤不含稀土荧光物质的一端。光纤两端一端连接温度解调仪，含测温探头的另一端安置在被测点。温度解调仪内的激发光源通过光纤传输激发探头内的荧光粉，在不同温度下荧光粉会发射不同的光信号回到解调仪，随后在温度解调仪内将发射的光信号解调为电信号输出具体的温度值，完成测温步骤。

光电解调模块作为温度解调仪的核心器件，其使用非常重要且普遍。然而，荧光光纤温控系统的安装环境普遍较为恶劣，在现有的光电解调模块中，光学模块与电路板仅用3个螺钉连接，光学模块与电路板之间存在缝隙，极易使水汽、灰尘等杂质进入缝隙中，杂质的长时间堆积会阻碍内部的光路传输；另外，现有光学模块上的光学器件安装孔的密封效果差，尤其是在温度较高的环境下，光学模块内部安装的光学器件暴露在空气中，不仅会使水汽灰尘等杂质进入光学模块内部，杂质的长时间堆积会阻碍内部的光路传输；而且也会使外部光源进入模块内部，影响模块内部正常工作的光路传输，导致光学信号的不稳定，从而在解调为电学信号时易出现偏差，影响温控系统工作的可靠性及稳定性。

实用新型内容

为了解决现有光电解调模块易进杂质，杂质长时间堆积阻碍模块内部光路传输，使光信号无法正常传输导致电信号无法正常解调，进而影响荧光光纤测温效率及精度的问题。本实用新型提供了一种用于荧光光纤温控系统的光电解调模块。

为实现上述目的，本实用新型提供的技术方案是：

一种用于荧光光纤温控系统的光电解调模块，其特殊之处在于：包括光电解调电路板、PD以及并排设置在光电解调电路板上的多个光学模块；所述光学模块包括安装座以及设置在安装座内的发光二极管、透镜、光纤接头、第一滤波片、第二滤波片；所述安装座的前表面开有贯通于后表面的三层台阶通孔，分别为直径依次减少的第一通孔、第二通孔及第三通孔，第一通孔设有螺纹；所述光纤接头的一端安装在第一通孔内，所述透镜的一端安装在第二通孔内，所述发光二极管安装在第三通孔内；所述安装座的上表面开有贯通于下表面的第一条形孔、第二条形孔、第四通孔；所述第一条形孔与第三通孔相连通，且第一条形孔的中心线与第三通孔轴线的夹角为30～60度，所述第一滤波片安装在第一条形孔内，用于透射发光二极管的出射光束，以及反射光纤接头接收到的荧光光束经透镜汇聚后的光束；所述第二条形孔与第三通孔连通，所述第二滤波片安装在第二条形孔内，用于透射经第一滤波片反射的光束；

所述第四通孔与第二条形孔连通，用于安装PD；所述第二滤波片位于第一滤波片和PD之间；所述PD的数量与光学模块的数量相适配，PD的一端与光电解调电路板相连，其另一端设置在第四通孔内；每个所述光学模块的上表面和侧面缠绕一层特氟龙胶带；每个所述光学模块的发光二极管通过引脚与光电解调电路板相连；所述光学模块和光电解调电路板之间设有硅橡胶垫片。

进一步地，所述安装座的上表面开有贯通于下表面的至少三个螺纹安装孔，通过螺钉穿过螺纹安装孔将光学模块固定在光电解调电路板上。

进一步地，所述螺纹安装孔为四个，且位于安装座的四个角上，使得安装座的下表面与光电解调电路板平整接触，减少间隙光学模块与电路板之间安装间隙。

进一步地，所述光学模块的数量为3个。

进一步地，所述光电解调电路板的背面设置有屏蔽罩，避免了塑性透镜与金属光纤接头直接接触对透镜带来的损伤。

进一步地，所述安装座为长方体安装座，其材质为铝合金。

进一步地，为了加工方便，所述安装座还设置有加工孔，所述加工孔用于贯通安装座的侧面、第四通孔、第二条形孔、第三通孔。

进一步地，所述第一条形孔的中心线与第三通孔轴线的夹角为45度，第二条形孔的中心线与第三通孔的轴线平行，第四通孔与第二条形孔相切。

进一步地，所述第一条形孔的圆弧部分直径大于两直边的间距。

进一步地，还包括设置在第一通孔内的柔性压紧套，光纤接头的一端和透镜的另一端设置在柔性压紧套的孔内。

与现有技术相比，本实用新型的优点是：

1、本实用新型的光电解调模块中在光学模块和光电解调电路板之间设置有硅橡胶垫片以及对光学模块自身采用特氟龙胶带进行密封，提高了整个光电解调模块的密封性，隔绝了水汽、粉尘等杂质进入光学模块内部影响光路传输，从而提高了测温效率和测温精度，进而提高了荧光光纤温控系统工作的可靠性及稳定性；光学模块两个侧面及上表面缠绕一层特氟龙胶带，氟龙胶带具有耐高温、抗老化的特点，密封效果好。

2、本实用新型安装座表面的四个角设置螺纹安装孔，使得安装座与光电解调电路板安装的密封性好。

3、本实用新型在光电解调电路板的背面设置屏蔽罩，可以屏蔽外接信号，提高测量精度。

4、本实用新型光学模块可适用于各种芯径的光纤，不受制于光纤的粗细影响，安装座采用铝合金长方体，内部安装槽可直接铣出不用机加，成本低廉，结构简单；仅需两个滤波片、一个发光二极管、一个透镜、一个光纤接头安装在安装座内，即可组装整个光学模块，安装简单。

5、本实用新型光学模块的第一条形孔与第三通孔呈45度夹角，使得安装座加工方便。

6、本实用新型安装座的第一条形孔的圆弧部分直径大于两直边的间距，方便滤波片的安装取卸。

7、本实用新型光学模块在第一通孔内设置的柔性压紧套，避免了塑性透镜与金属光纤接头直接接触对透镜带来的损伤。

附图说明

图1为本实用新型用于荧光光纤温控系统的光电解调模块中安装座的结构示意图；

图2为本实用新型用于荧光光纤温控系统的光电解调模块中安装座一个方向的结构示意图；

图3为本实用新型用于荧光光纤温控系统的光电解调模块中安装座的剖视图；

图4为本实用新型用于荧光光纤温控系统的光电解调模块中光学模块的结构示意图；

图5为本实用新型用于荧光光纤温控系统的光电解调模块中光学模块的剖视图；

图6为本实用新型用于荧光光纤温控系统的光电解调模块的结构示意图；

图7为本实用新型用于荧光光纤温控系统的光电解调模块的剖视图；

图8为本实用新型用于荧光光纤温控系统的光电解调模块一个方向的结构示意图；

图9为图8的Ⅰ处放大图；

其中，附图标记如下：

1-安装座，2-三层台阶通孔，21-第一通孔，22-第二通孔，23-第三通孔，3-第一条形孔，4-第二条形孔，5-第四通孔，6-螺纹安装孔，7-加工孔；

8-光学模块，81-发光二极管，82-透镜，83-光纤接头，84-第一滤波片，85-第二滤波片，86-PD，87-柔性压紧套；

9-光电解调电路板，91-引脚，10-硅橡胶垫片。

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详细说明。

如图6至9所示，一种用于荧光光纤温控系统的光电解调模块，包括光电解调电路板9、PD86(光电探测器，用于将光信号解调为电信号)以及并排设置在光电解调电路板9上的三个光学模块；PD86的数量与光学模块8的数量相适配，PD86的一端与光电解调电路板9相连，其另一端设置在第四通孔5内，PD86用于接收经第二滤波片进行滤波后的光束，将光信号解调为电信号输出给光电解调电路板9；每个光学模块8的上表面和侧面缠绕一层特氟龙胶带；每个光学模块8的发光二极管81通过引脚91与光电解调电路板9相连；光学模块8和光电解调电路板9之间设有硅橡胶垫片10。

如图1至5所示，光学模块包括安装座1以及设置在安装座内的发光二极管81、透镜82、光纤接头83、第一滤波片84、第二滤波片85，安装座的材质为铝合金；安装座的前表面开有贯通于后表面的三层台阶通孔2，分别为直径依次减少的第一通孔21、第二通孔22及第三通孔23，第一通孔21上设有螺纹；光纤接头83的一端安装在第一通孔21内，透镜82的一端安装在第二通孔22内，发光二极管81安装在第三通孔23内；第一通孔内还设有柔性压紧套87，光纤接头的一端和透镜82的另一端设置在柔性压紧套87的孔内，避免了塑性透镜与金属光纤接头直接接触对透镜带来的损伤。安装座的上表面开有贯通于下表面的第一条形孔3、第二条形孔4、第四通孔5；第一条形孔3与第三通孔23相连通，且第一条形孔3的中心线与第三通孔23轴线的夹角为30～60度，第一滤波片84安装在第一条形孔3内，用于透射发光二极管81的出射光束，以及反射光纤接头83接收到的荧光光束经透镜汇聚后的光束；第二条形孔4与第三通孔23连通，第二滤波片85安装在第二条形孔4内，用于透射经第一滤波片84反射的光束；第四通孔5与第二条形孔4连通，用于安装PD86；第二滤波片85位于第一滤波片84和PD86之间。

安装座的上表面开有贯通于下表面至少三个螺纹安装孔6，优选为四个，位于安装座的四个角上，通过螺钉穿过螺纹安装孔6将光学模块8固定在光电解调电路板9上。

光电解调电路板9的背面设置有屏蔽罩，可以屏蔽外接信号，提高测量精度。

为了加工方便，在安装座侧面设置加工孔7，加工孔7用于贯通安装座的侧面、第四通孔5、第二条形孔4、第三通孔23。

第一条形孔3的中心线与第三通孔23轴线的夹角为45度，第二条形孔4的中心线与第三通孔23的轴线平行，第四通孔5与第二条形孔4相切。第一条形孔3、第二条形孔4是一体加工，这样使加工工序更节俭，成本更低。

为了方便滤波片的安装取卸，第一条形孔3的圆弧部分直径大于两直边的间距。

光电解调模块中的各个部件：

1)安装座：采用铝合金长方体，内部安装槽可直接铣出不用机加，成本低廉，结构简单；

2)发光二极管：发射出固定波长的光束用做激发光源，其头部嵌在光学模块的尾部，另一端焊接在电路板上；

3)透镜：安装于光纤接头位于模块内部的一端，位于第一滤波片和光纤接头之间，用于聚光作用，将大束光信号聚焦缩小，提高光路传输效率；

4)第一滤波片：将尾部发光二极管发射出的固定波长的光源进行滤波，是对应波长的光源通过，阻挡其他波长的光源传输；以及将外部光纤传输回来的另一波长的光源反射至第二滤波片；

5)第二滤波片：将从外部光纤传输回来的另一波长的光束进行滤波，是对应波长的光源通过，阻挡其他波长的光源传输；

6)光纤接头：一端嵌于(通过螺纹配合设有光学模块内部)，另一端连接外部光纤，连接模块内外组成光路传输通道；

7)柔性压紧套：材质为橡胶，用于固定安装光学模块的光纤接头和透镜。

8)硅橡胶垫片，装置在光学模块与光电解调电路板9之间，螺钉连接电路板与光学模块时垫片受力压缩隔绝水汽、粉尘等杂质；

9)特氟龙胶带，具有比一般胶带耐高温、抗老化的特性，将其缠绕光学模块下半部一周(设有光学器件的部位)，密封光学模块上的光学器件安装孔，隔绝水汽粉尘等杂质及外部光源进入模块影响内部光路传输。

光学模块两个侧面及上表面缠绕一层特氟龙胶带，氟龙胶带具有耐高温、抗老化的特点，密封效果好,光学模块下表面由于含有电子元器件需与光电解调电路板连接无法实现胶带缠绕；一层胶带足够密封，若使用多层缠绕则会增加厚度，对于模块及后续电路板的安装会有一定的影响。

电解调模块的工作过程：

光电解调电路板通过引脚激发发光二极管，发光二极管发射出固定波长的的光束做为激发光源，经过第一滤波片对光光束进行过滤，使对应波长的光束通过，阻挡其他波长的光束传输后，经过透镜对光束进行聚光作用，将大束光信号聚焦缩小，提高光路传输效率，然后光束经过光纤传输至测温探头的荧光粉，该荧光粉为稀土荧光粉材料，受到光激励后，发出荧光，激励光消除后的持续荧光发射依赖于荧光寿命，而荧光寿命的长短只取决于温度的高低。不同温度下的荧光寿命不同，荧光材料发射出比激发光波长更长的光束，从外部光纤传输回来依次经过光纤接头、透镜后，被第一滤波片反射，然后经过第二滤波片进行过滤，使对应波长的光束通过，并被PD(光电探测器)接收，随后将光信号解调为电信号传输给光电解调电路板，输出相应的温度值。

以上仅是对本实用新型的优选实施方式进行了描述，并不将本实用新型的技术方案限制于此，本领域技术人员在本实用新型主要技术构思的基础上所作的任何公知变形都属于本实用新型所要保护的技术范畴。

Claims (10)

1.一种用于荧光光纤温控系统的光电解调模块，其特征在于：包括光电解调电路板(9)、PD(86)以及并排设置在光电解调电路板(9)上的多个光学模块(8)；

所述光学模块包括安装座(1)以及设置在安装座(1)内的发光二极管(81)、透镜(82)、光纤接头(83)、第一滤波片(84)、第二滤波片(85)；

所述安装座(1)的前表面开有贯通于后表面的三层台阶通孔(2)，分别为直径依次减少的第一通孔(21)、第二通孔(22)及第三通孔(23)，第一通孔(21)上设有螺纹；

所述光纤接头(83)的一端安装在第一通孔(21)内，所述透镜(82)的一端安装在第二通孔(22)内，所述发光二极管(81)安装在第三通孔(23)内；

所述安装座(1)的上表面开有贯通于下表面的第一条形孔(3)、第二条形孔(4)、第四通孔(5)；

所述第一条形孔(3)与第三通孔(23)相连通，且第一条形孔(3)的中心线与第三通孔(23)轴线的夹角为30～60度，所述第一滤波片(84)安装在第一条形孔(3)内，用于透射发光二极管(81)的出射光束，以及反射光纤接头(83)接收到的荧光光束经透镜(82)汇聚后的光束；

所述第二条形孔(4)与第三通孔(23)连通，所述第二滤波片(85)安装在第二条形孔(4)内，用于透射经第一滤波片(84)反射的光束；

所述第四通孔(5)与第二条形孔(4)连通，用于安装PD(86)；

所述第二滤波片(85)位于第一滤波片(84)和PD(86)之间；

所述PD(86)的数量与光学模块(8)的数量相适配，PD(86)的一端与光电解调电路板(9)相连，其另一端设置在第四通孔(5)内；

每个所述光学模块(8)的上表面和侧面缠绕一层特氟龙胶带；

每个所述光学模块(8)的发光二极管(81)通过引脚(91)与光电解调电路板(9)相连；

所述光学模块(8)和光电解调电路板(9)之间设有硅橡胶垫片(10)。

2.根据权利要求1所述的用于荧光光纤温控系统的光电解调模块，其特征在于：所述安装座(1)的上表面开有贯通于下表面的至少三个螺纹安装孔(6)，通过螺钉穿过螺纹安装孔(6)将光学模块(8)固定在光电解调电路板(9)上。

3.根据权利要求2所述的用于荧光光纤温控系统的光电解调模块，其特征在于：所述螺纹安装孔(6)为四个，且位于安装座(1)的四个角上。

4.根据权利要求3所述的用于荧光光纤温控系统的光电解调模块，其特征在于：所述光学模块(8)的数量为3个。

5.根据权利要求4所述的用于荧光光纤温控系统的光电解调模块，其特征在于：所述光电解调电路板的背面设置有屏蔽罩。

6.根据权利要求5所述的用于荧光光纤温控系统的光电解调模块，其特征在于：所述安装座(1)为长方体安装座，其材质为铝合金。

7.根据权利要求5所述的用于荧光光纤温控系统的光电解调模块，其特征在于：所述安装座(1)还设置有加工孔(7)，所述加工孔(7)用于贯通安装座(1)的侧面、第四通孔(5)、第二条形孔(4)、第三通孔(23)。

8.根据权利要求5或6或7所述的用于荧光光纤温控系统的光电解调模块，其特征在于：所述第一条形孔(3)的中心线与第三通孔(23)轴线的夹角为45度，第二条形孔(4)的中心线与第三通孔(23)的轴线平行，第四通孔(5)与第二条形孔(4)相切。

9.根据权利要求8所述的用于荧光光纤温控系统的光电解调模块，其特征在于：所述第一条形孔(3)的圆弧部分直径大于两直边的间距。

10.根据权利要求9所述的用于荧光光纤温控系统的光电解调模块，其特征在于：还包括设置在第一通孔(21)内的柔性压紧套(87)，光纤接头(83)的一端和透镜(82)的另一端设置在柔性压紧套(87)的孔内。