RU187529U1 - Спектральный преобразователь температуры - Google Patents
Спектральный преобразователь температуры Download PDFInfo
- Publication number
- RU187529U1 RU187529U1 RU2018137459U RU2018137459U RU187529U1 RU 187529 U1 RU187529 U1 RU 187529U1 RU 2018137459 U RU2018137459 U RU 2018137459U RU 2018137459 U RU2018137459 U RU 2018137459U RU 187529 U1 RU187529 U1 RU 187529U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- temperature
- optical fiber
- housing
- expansion
- fiber
- Prior art date
Links
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 title claims abstract description 12
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 26
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims abstract description 15
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 6
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 3
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 3
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 2
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- 230000003446 memory effect Effects 0.000 description 1
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K11/00—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00
- G01K11/32—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00 using changes in transmittance, scattering or luminescence in optical fibres
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K11/00—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00
- G01K11/32—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00 using changes in transmittance, scattering or luminescence in optical fibres
- G01K11/3206—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00 using changes in transmittance, scattering or luminescence in optical fibres at discrete locations in the fibre, e.g. using Bragg scattering
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к измерительной технике и может использоваться в датчиках температуры. Спектральный преобразователь температуры содержит корпус и закрепленное на нем оптическое волокно с волоконной решеткой Брэгга. Оптическое волокно закреплено на корпусе посредством конструктивных элементов, передающих температурные деформации корпуса на участок оптического волокна, содержащий волоконную решетку Брэгга, и выполненных из материала, значение температурного коэффициента расширения которого меньше значения температурного коэффициента расширения материала корпуса. Технический результат - расширение арсенала технических средств измерения температуры. 1 ил.
Description
Полезная модель относится к измерительной технике, а именно к элементам датчиков физических величин.
Известен волоконно-оптический термодатчик, содержащий осветительный и приемный световоды, первые концы которых подсоединены к источнику света и фотоприемнику, а вторые – к направленному Y-образному волоконно-оптическому разветвителю, общий ввод-вывод которого снабжен термочувствительным элементом, имеющим зеркальную поверхность и выполненным в виде непрозрачной шторки из материала с эффектом памяти формы, одним концом закрепленной на торце измерительного световода. Патент Российской Федерации на изобретение RU 2441205, МПК G01K 11/00, G02B 6/26, 27.01.2012.
Принцип действия описанного устройства основан на смещении свободного конца шторки относительно плоскости торца измерительного световода, вызванном температурной деформацией материала. Изменение апертуры отраженного светового потока и, таким образом, интенсивности излучения служит информационным сигналом.
Устройство обладает простым в исполнении термочувствительным элементом – шторкой, однако при этом имеет низкую разрешающую способность и малый температурный диапазон применения, поскольку даже небольшие отклонения шторки, соединенной с торцом световода, оказывают существенное влияние на регистрируемый фотоприемником световой поток. Ввиду этого заявленная область использования устройства ограничена системами терморегуляции и сигнализации и, в особенности, термореле.
Известен термочувствительный спектральный преобразователь, выполненный в виде пластины, в которой сформирован волновод, содержащей приемный и излучающий элементы в виде дифракционных решеток. Патент Российской Федерации на полезную модель RU 154470, МПК G01K 11/00, 27.08.2015.
Устройство имеет низкую разрешающую способность и малый температурный диапазон применения, поскольку дифракционные решетки сформированы в материале пластины, температурные деформации которой ограничены ее физическими свойствами. При этом пластина может быть изготовлена только из материалов, используемых при создании интегральных оптико-электронных схем, позволяющих сформировать в ней оптический волновод для передачи излучения. В связи с этим область использования устройства ограничена узкой сферой микроэлектроники и интегральной фотоники.
Известен волоконно-оптический датчик температуры, содержащий чувствительный элемент, выполненный в виде волоконно-оптического световода с полиамидным покрытием и записанной в нем волоконно-оптической решеткой Брэгга, снабженный корпусом, на внешней стенке которого закреплен световод. Патент Российской Федерации на полезную модель RU 140576, МПК G01K 11/32, 10.05.2014. Данное техническое решение принято в качестве прототипа.
Недостатком прототипа является низкая разрешающая способность и низкая температурная чувствительность ввиду значительной длины участка закрепленного световода, в котором записана решетка Брэгга, поскольку при температурном растяжении волокна относительное удлинение самой решетки будет тем меньше, чем длиннее участок волокна, подвергающийся воздействию этих растяжений. В описанном устройстве отсутствуют конструктивные элементы, позволяющие усилить деформацию решетки Брэгга, и, таким образом, деформации решетки Брэгга определены физическими свойствами материала корпуса. Также, ввиду конструктивных особенностей расположения чувствительного элемента на внешней стенке корпуса и невысокой термостойкости полиамидного покрытия световода, устройство имеет ограниченную область применения.
Задачей полезной модели является создание спектрального преобразователя температуры с высокой разрешающей способностью и высокой температурной чувствительностью.
Техническим результатом является расширение арсенала технических средств измерения температуры.
Технический результат достигается тем, что спектральный преобразователь температуры содержит корпус и закрепленное на нем оптическое волокно с волоконной решеткой Брэгга, оптическое волокно закреплено на корпусе посредством конструктивных элементов, передающих температурные деформации корпуса на участок оптического волокна, содержащий волоконную решетку Брэгга, и выполненных из материала, значение температурного коэффициента расширения которого меньше значения температурного коэффициента расширения материала корпуса.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где:
1 – излучатель;
2 – приемник излучения;
3 – оптическое волокно;
4 – волоконная решетка Брэгга;
5 – корпус;
6 – транслятор деформации;
7 – адгезионный материал.
Спектральный преобразователь температуры содержит корпус 5, выполненный из термочувствительного материала с высоким значением температурного коэффициента расширения (ТКР), например из алюминиевого сплава. Оптическое волокно 3 расположено в корпусе 5 таким образом, чтобы волоконная решетка Брэгга 4 была закреплена между трансляторами деформации 6 посредством адгезионного материала 7.
Трансляторы деформации 6 выполнены из материала с низким значением коэффициента температурного расширения, например из кварца. Назначение трансляторов деформации состоит в передаче деформации корпуса 5, вызванной температурным воздействием и приходящейся на всю его длину, к малому участку оптического волокна 3, содержащему волоконную решетку Брэгга 4. Ввиду того, что ТКР корпуса выше ТКР трансляторов деформации, осевые деформации волоконной решетки Брэгга 4, вызванные температурной деформацией корпуса, превышают ее осевые деформации, вызванные температурной деформацией трансляторов. При этом, разрешающая способность спектрального преобразования может быть определена не только за счет выбора материалов корпуса и трансляторов, но и соотношением их длин. Все это рассчитывают в зависимости от требуемого в каждом конкретном случае температурного разрешения устройства и диапазона изменений температуры.
Корпус и трансляторы деформаций устройства могут быть выполнены в виде герметичных цилиндрических элементов – трубок, как это представлено на чертеже, а также в виде открытой конструкции.
В качестве адгезионного материала для закрепления оптического волокна может применяться стеклоприпой СЦНК 77–2 или клей, например, марки К300.
Спектральный преобразователь температуры работает следующим образом.
Деформации корпуса 1, вызванные температурным расширением его материала, посредством трансляторов деформации 6 передают на малый участок оптического волокна 3, содержащий волоконную решетку Брэгга 4. Деформации волоконной решетки Брэгга, сопровождающиеся изменением ее внутренней структуры, изменяют спектральные свойства излучения, прошедшего через оптическое волокно от излучателя 1 к приемнику излучения 2 (излучатель и приемник излучения на чертеже изображены условно).
Применение конструктивных элементов с низким значением ТКР, транслирующих деформацию корпуса, выполненного в свою очередь из материала с высоким значением ТКР, позволяет увеличить разрешающую способность спектрального преобразователя температуры и, таким образом, создать новый вид устройств спектрального преобразования, расширив арсенал технических средств измерения температуры.
Claims (1)
- Спектральный преобразователь температуры, содержащий корпус и закрепленное на нем оптическое волокно с волоконной решеткой Брэгга, отличающийся тем, что оптическое волокно закреплено на корпусе посредством конструктивных элементов, передающих температурные деформации корпуса на участок оптического волокна, содержащий волоконную решетку Брэгга, и выполненных из материала, значение температурного коэффициента расширения которого меньше значения температурного коэффициента расширения материала корпуса.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018137459U RU187529U1 (ru) | 2018-10-24 | 2018-10-24 | Спектральный преобразователь температуры |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018137459U RU187529U1 (ru) | 2018-10-24 | 2018-10-24 | Спектральный преобразователь температуры |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU187529U1 true RU187529U1 (ru) | 2019-03-12 |
Family
ID=65758882
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018137459U RU187529U1 (ru) | 2018-10-24 | 2018-10-24 | Спектральный преобразователь температуры |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU187529U1 (ru) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101126666A (zh) * | 2007-09-27 | 2008-02-20 | 天津大学 | 高灵敏度光纤温度传感器 |
EP2251648A2 (en) * | 2009-05-14 | 2010-11-17 | General Electric Company | Fiber-optic dynamic sensing modules and methods |
CN202599565U (zh) * | 2012-05-18 | 2012-12-12 | 南开大学 | 非金属封装光纤光栅传感器 |
CN202869692U (zh) * | 2012-08-31 | 2013-04-10 | 武汉理工光科股份有限公司 | 微型石英fbg感温传感器 |
RU140576U1 (ru) * | 2013-12-17 | 2014-05-10 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Волоконно-оптический датчик температуры |
RU154470U1 (ru) * | 2014-11-24 | 2015-08-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА") | Термочувствительный спектральный преобразователь |
-
2018
- 2018-10-24 RU RU2018137459U patent/RU187529U1/ru active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101126666A (zh) * | 2007-09-27 | 2008-02-20 | 天津大学 | 高灵敏度光纤温度传感器 |
EP2251648A2 (en) * | 2009-05-14 | 2010-11-17 | General Electric Company | Fiber-optic dynamic sensing modules and methods |
CN202599565U (zh) * | 2012-05-18 | 2012-12-12 | 南开大学 | 非金属封装光纤光栅传感器 |
CN202869692U (zh) * | 2012-08-31 | 2013-04-10 | 武汉理工光科股份有限公司 | 微型石英fbg感温传感器 |
RU140576U1 (ru) * | 2013-12-17 | 2014-05-10 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Волоконно-оптический датчик температуры |
RU154470U1 (ru) * | 2014-11-24 | 2015-08-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА") | Термочувствительный спектральный преобразователь |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5419636A (en) | Microbend fiber-optic temperature sensor | |
US9995628B1 (en) | Fiber-optic temperature and flow sensor system and methods | |
JP3040130B2 (ja) | 3つのパラメータを測定できる光学繊維センサとそのシステム | |
CA2772019C (en) | Miniature fiber optic temperature sensors | |
US4822135A (en) | Optical wave guide band edge sensor and method | |
US7714271B1 (en) | Simple fiber optic seismometer for harsh environments | |
US6069985A (en) | Cross-fiber Bragg grating transducer | |
SE7812949L (sv) | Fiberoptiskt metdon | |
ES2297946T3 (es) | Sensor de temperatura, de fibra optica. | |
CN103148956B (zh) | 一种基于涂覆微纳光纤进行温度测量的装置及方法 | |
CN108931262A (zh) | 一种用于监测建筑结构安全的光纤传感系统 | |
US20170199093A1 (en) | Multi-parameter Sensing based on Few-mode Fiber Bragg Gratings using Femtosecond IR Laser | |
US4674900A (en) | Optoelectromechanical apparatus for measuring physical parameters, especially pressure or force | |
JP4344093B2 (ja) | 温度感知装置 | |
KR101203700B1 (ko) | 광섬유격자센서 및 이를 이용한 온도/스트레인 측정 시스템 | |
RU149551U1 (ru) | Радиационно-стойкий преобразователь деформации | |
RU187529U1 (ru) | Спектральный преобразователь температуры | |
CN208595984U (zh) | 一种高灵敏度光纤温度传感器 | |
US20190056275A1 (en) | Fiber Optic Thermometer | |
RU154470U1 (ru) | Термочувствительный спектральный преобразователь | |
CN103698048A (zh) | 一种简易的高灵敏度光纤温度传感器 | |
CN113551802A (zh) | 光纤布拉格光栅温度传感器及其对温度的检测方法 | |
HU189467B (en) | Measuring converter, in particualar to digital force-measuring | |
JP4742336B2 (ja) | 光ファイバー歪みセンサーとそれを用いた測定機器 | |
RU77420U1 (ru) | Универсальный волоконно-оптический модульный телеметрический комплекс, регистрирующий модуль, сенсорная головка и модуль расширения числа оптических каналов |