[发明专利]热致色变光纤温度传感器及其传感方法

说明书

技术领域

本发明属于光学传感器领域，具体涉及一种热致色变光纤温度传感器及其传感方法。 

背景技术

电力系统是工农业生产和国民经济发展的保障，为缓解电力紧张的局面，电力系统朝着超高压、大容量的交流输电和高压直流输电方向发展。发电厂、变电站电气设备的各种触点、连接点，由于高电压、大电流的作用，在重负荷下有可能由于接触点的高热而导致设备的烧毁和停电。因而对高压带电传输网中的各种连接点温度的在线监测和控制是保证电网安全运行的重要内容。 

长期以来，开关柜触头的温度很难实时监测，这是因为开关柜空间有限，但柜内元件较多，且高压带电元件大多裸露，常规的温度测量方法无法使用。普通的温度监测方法主要采用热电偶、热电阻、半导体温度传感器等温度传感元件实现的，这种方法要么传感器本身带有金属，在强磁场环境下，传感器的功能失灵；要么需要金属导线传输信号，在紧凑的开关柜内，要实现系统可靠的绝缘困难很大。 

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种热致色变光纤温度传感器及其传感方法，该传感器及其传感方法使实现温度监控的方法更简单，降低了成本，提高了灵敏度。 

本发明解决技术问题所采用的技术方案如下： 

热致色变光纤温度传感器，该传感器包括：光源、入射光纤、热致色变探头、传热头、出射光纤和光纤光谱仪及计算机，传热头的一端分布热致色变材料；入射光纤和出射光纤安装在热致色变探头的一端，传热头安装在热致色变探头的另一端；带有热致色变材料的传热头一端与入射光线和出射光纤相对，无热致色变材料的传热头一端与被测物体连接；光源与入射光纤连 接，光纤光谱仪及计算机与出射光纤连接。 

热致色变光纤温度传感器的传感方法，该方法包括如下步骤： 

步骤一： 将传热头固定在一温度可调的受控板上，调节受控板的温度，使得温度低于热致色变材料温度敏感范围，设置光纤光谱仪及计算机的积分时间，开启稳定的白光光源，接收并记录出射光纤发送的光谱信号； 

步骤二： 按照一定的步长间隔升高受控板的温度，接收并记录出射光纤发送的光谱信号，直到受控板温度达到热致色变材料温度敏感范围； 

步骤三： 按照步骤二中的间隔降低受控的温度，接收并记录出射光纤发送的光谱信号，直到受控板温度回到步骤一中的初始温度； 

步骤四： 通过光纤光谱仪及计算机记录步骤二和步骤三中的温度数据，将光谱信号转换为色度的三刺激值； 

步骤五： 根据温度数据和色度的三刺激值建立回归方程，确定所选择的热致色变材料的热色关系数学表达式，实现热致色变光纤温度传感器的传感方法。 

发明原理：光源通过入射光纤将光源传输到热致色变探头内，光照射到涂有热致色变材料的传热头上，光经过反射入射到出射光纤中，出射光纤连接到光纤光谱仪及计算机。被测物体将温度通过传热头传递到热致色变材料后，当温度达到热致变色材料变色的温度，材料变色，光纤光谱仪及计算机收到的数据改变，通过光谱数据转换成色度的三刺激值坐标，建立温度与色度的三刺激值的关系，从而实现温度监控。   

本发明的有益效果是：本发明可以实现准确的温度监控，该方法使得光纤温度传感器的设备变得简单，成本也得到了降低，而且该方法及装置可以在环境条件恶劣的地区也能正常工作，如电场，强腐蚀性地区。 

附图说明

图1本发明热致色变光纤温度传感器的结构示意图。 

图2本发明热致色变探头的示意图。 

图中：1、光源，2、入射光纤，3、热致色变探头，4、热致色变材料，5、传热头，6、出射光纤和7、光纤光谱仪及计算机。 

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。