CN2387524Y - 内调制光纤比色温度仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种光纤比色温度仪,包括光学聚焦镜、长距离单根光纤、分叉光纤、干涉滤色片、厚模电路、模拟电路、内调制光敏管、单片机、显示器等部分,它能在恶劣环境下,通过单根光纤将镜头在现场采集的微弱光信号传送至控制室,由内调制技术转换成电信号,实现在线测温的目的,尤其适合在恶劣环境下的在线测温需要。

Description

内调制光纤比色温度仪

本实用新型涉及一种辐射温度仪，尤其是恶劣环境下的在线测温装置。

温度是冶金、建材、化工等许多行业确保生产顺利进行和质量控制的重要参数，因此国内外都投入大量力量研究和改进测温技术，其中辐射温度仪是主要的测温仪表之一。辐射温度仪的品种很多，分为常规辐射温度仪和比色辐射温度仪，其中，比色光纤辐射温度仪具有抗电磁干扰、挠性好、耐腐蚀、远距离传输、适合环境温度高等优点，是今后辐射温度仪的发展方向。国内外现有全辐射、单色和双色光纤传送式辐射温度仪，但在使用中均存在以下主要问题：1.采用单根光纤传送的产品辐射能量很小，光电信号弱，后级电路处理存在小信号直流放大的难题，这种直流放大造成测试系统信噪比低和可靠性差。2.若在光的传输通道上加机械斩波器，虽可以提高测试系统的信噪比，但设备复杂，使用寿命短，不适宜长期在线检测。3.采用多股光纤虽能增加传输的辐射能量，减轻光电转换和线路处理的压力，但由于技术和价格上的原因，多股光纤长度一般不能超过10米，丧失了光纤长距离传送的优点。4.由于实际应用环境一般都较恶劣，如测温点环境温度高，光路上存在大量的水蒸气、烟雾、粉尘等，再加上现有测温仪结构上的缺陷，这种环境一方面对测温仪本身的寿命有极大影响，同时在线测量时数据的稳定性和可靠性也较差。

本实用新型是提供一种光纤比色温度仪，它能在恶劣环境下，通过单根长光纤将镜头在现场采集的微弱光信号传送至控制室，由内调制技术转换成电信号，实现在线测温的目的。

为了解决上述任务，本实用新型的解决方案是：

一种内调制光纤比色温度仪，包括光学聚焦镜、单根长光纤、分叉光纤、干涉滤色片、内调制光敏管、厚膜电路、模拟电路、单片机和显示器等部分。利用光学聚焦镜采集待测体的辐射光，通过单根长光纤传至控制室，并将该辐射光分作二路传送至光电转换系统，经过滤色后，再由内调制光敏管进行光电转换和后级信号处理，经单片机较正后显示所测温度。

以上所述的干涉滤色片的选择基于二个条件，一是尽可能选择在光敏管响应度高的光谱范围内，二是对温度有足够分辩率的情况下，使两个干涉滤色片的中心波长尽可能彼此靠近，具体说就是两干涉滤色片的波长范围分别为0.5-1.0μm之内。

以上所述的光纤为多模单根长光纤，直径最好是200-500μM。该光纤经分叉后将一路光分成二路光，分叉方法可采用熔接分叉或机械对接分叉，其中以机械对接分叉为最佳。分叉光纤输入端面直径以0.5-1.1mm为宜，对接端面间距在2-5mm。

以上所述内调制光敏管是专利ZL89100562.5所公开的内调制光敏管，它能将光信号直接转换为交流电信号，克服了直流放大的缺点，为提高探测系统的信噪比和可靠性奠定了基础。

以上所述厚膜电路是一个I-V转换电路，能将输入电流转换成电压，转换电路的I-V转换系数应尽可能高。

以上所述模拟电路包括放大和检波两部分，为有效减少噪声干扰，我们通过选择低噪声运算放大器，并采用高通、低通和同步检波等处理措施，提高仪器的性能。

由于上述方案中采用了单根长光纤，因此，使光信号的采集和传送能够在恶劣的环境下进行。特别是利用内调制光敏管对微光信号的良好响应，通过信号的后处理和对环境介质的校正，达到恶劣环境下在线测温的目的。

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明：

图1是本实用新型的结构图。

在图1所示结构图中，1为待测体，2为测试孔，3为光学镜头，4为光纤，5为光纤分叉装置，6，6’分别为两支分叉光纤、7，7’为两个光路上的干涉滤色片，8，8’为两路内调制光敏管，9，9’为两路厚模电路，10，10’为两路模拟电路，11为单片机，12为显示器。

实施例1

如图1所示的内调制光纤比色温度仪将待测体1所发出的辐射光经测试孔2被光学镜头3采集，经200μm直径的光纤4传送至控制室，光纤4所传送的光信号在机械分叉装置5中分成二路，其分叉光纤输入端面直径为0.5mm，对接端面间距为2mm，分别送入测温仪的两路处理系统，经两路中心波长为0.5μm和0.8μm的干涉滤色片7，7’分别滤色后，被两路内调制光敏管8，8’转换为电信号，再经厚模电路9，9’和模拟电路10，10’进行信号处理，由单片机11对信号进行温度的转换和介质透过率的较正，并最终在显示器12上显示出来。该测温仪的测温范围为1400-1800℃，误差小于1％。

实施例2

与实施例1不同的是所用光纤直径为400μm，分叉光纤输入端面直径为0.8mm，对接端面间距为3mm，两路干涉滤色片的中心波长分别为0.7μm和0.8μm。该测温仪的测温范围为1200-1600℃，误差小于1％。

实施例3

与实施例1不同的是所用光纤直径为500μm，分叉光纤输入端面直径为1.1mm，对接端面间距为5mm，两路干涉滤色片的中心波长分别为0.8μm和0.9μm。该测温仪的测温范围为800-1200℃，误差小于1％。

Claims (5)

1.一种内调制光纤比色温度仪，包括光学镜头(3)、单片机(11)、显示器(12)，其特征在于：它还包括长距离单根光纤(4)、机械对接头(5)、分叉光纤(6，6’)、干涉滤色片(7，7’)、内调制光敏管(8，8’)、厚模电路(9，9’)、模拟电路(10，10’)，它利用光学镜头采集待测体的辐射光，通过单根长光纤传至控制室，再将该辐射光分作二路传送至光电转换系统，经过滤色后，再由内调制光敏管进行光电转换，并经厚模电路、模拟电路处理，由单片机较正后显示所测温度。

2.根据权利要求1所述的温度仪，其特征在于：所述的长距离单根光纤的直径为200-500μm。

3、根据权利要求1所述的温度仪，其特征在于：所述的长距离分叉光纤是机械对接分叉。

4.根据权利要求2所述的温度仪，其特征在于：所述的机械分叉装置中光纤输入端面直径为0.5-1.1mm，对接端面间距为2-5mm。

5.根据权利要求1所述的温度仪，其特征在于：所述的干涉滤色片的波长范围为0.5-1.0μm。

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