[实用新型]一种测量电解槽温度的光纤Bragg光栅温度传感器有效
申请号: | 201220314888.2 | 申请日: | 2012-07-02 |
公开(公告)号: | CN202648832U | 公开(公告)日: | 2013-01-02 |
发明(设计)人: | 李川;陈小勇;薛珍丽;蔡周春;陈焰 | 申请(专利权)人: | 昆明理工大学 |
主分类号: | G01K11/32 | 分类号: | G01K11/32;C25C7/00 |
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地址: | 650093 云*** | 国省代码: | 云南;53 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 测量 电解槽 温度 光纤 bragg 光栅 温度传感器 | ||
技术领域
本实用新型涉及一种测量电解槽温度的光纤Bragg光栅温度传感器,属于光纤Bragg光栅测温装置技术领域。
背景技术
电解槽温度是金属电解生产中的一个重要技术参数,电解槽温度的高低,直接影响金属的电解质量;目前常采用的是插入热电偶和远距离测量仪器进行测量,其中,插入热电偶,人工测量,虽然可以用来测量高温,但是一方面不易构成多点分布式测量;另一方面热电偶使用的是电信号,测量阴极钢棒时很容易造成短路,在锌的生产过程存在安全隐患;远距离测量仪器多采用红外测温仪进行,红外测温仪在强磁场环境下易失效,不能实时测温,尤其是红外测温仪在测定红外线强度,在低温接近室温时灵敏度最高,可测定出十分之几度的温差,在电解温度下,测量误差达10℃,无法满足电解槽工作对温度测量精度的要求。
实用新型内容
针对以上问题,本实用新型提供一种测量电解槽温度的光纤Bragg光栅温度传感器采用光纤Bragg光栅传感技术,用抗酸抗碱的氧化铝陶瓷套管将光纤Bragg光栅进行封装,并且用聚四氟乙烯一体成形后安装在电解槽中,实现温度的分布式实时测量,利用它抗电磁干扰能力强,电绝缘性能好,高可靠性和稳定性等优点。
本实用新型采用的技术方案:一种测量电解槽温度的光纤Bragg光栅温度传感器,传感器包括聚四氟乙烯材料1、光纤Bragg光栅 2、氧化铝陶瓷3、光纤4、光纤Bragg光栅5和光纤Bragg光栅6;光纤Bragg光栅2的尾部连接有光纤4,光纤Bragg光栅2、光纤Bragg光栅5和光纤Bragg光栅6封装于氧化铝陶瓷3中,封装后再用聚四氟乙烯材料1一体成形封装成T型结构,T型结构下面总长是1.2米,光纤Bragg光栅2距上端20cm、光纤Bragg光栅5固定在光纤Bragg光栅2下面45cm处,光纤Bragg光栅6固定在光纤Bragg光栅5下面55cm处。
本实用新型的有益效果是: 采用氧化铝陶瓷封装光纤Bragg光栅能够防止电解槽内弱酸性电解质液的腐蚀;聚四氟乙烯表面光滑,物质不易附着在其表面,采用聚四氟乙烯一体成形可以减少因沉淀物附着带来的误差;光纤Bragg光栅是电绝缘材料,具有很强的抗电磁干扰能力。
附图说明
图1为本实用新型的结构图。
图中:1-传感器包括聚四氟乙烯材料、2-光纤Bragg光栅、3-氧化铝陶瓷、4-光纤、5-光纤Bragg光栅、6-光纤Bragg光栅。
具体实施方案
下面通过附图和实施例对本实用新型最进一步说明,以方便技术人员理解。
如图1所示:传感器包括聚四氟乙烯材料1、光纤Bragg光栅2、氧化铝陶瓷3、光纤4、光纤Bragg光栅5和光纤Bragg光栅6;光纤Bragg光栅2的尾部连接有光纤4,光纤Bragg光栅2、光纤Bragg光栅5和光纤Bragg光栅6封装于氧化铝陶瓷3中,封装后再用聚四氟乙烯材料1一体成形封装成T型结构,T型结构下面总长是1.2米,光纤Bragg光栅2距上端20cm、光纤Bragg光栅5固定在光纤Bragg光栅2下面45cm处,光纤Bragg光栅6固定在光纤Bragg光栅5下面55cm处。
本实用新型的工作过程:在电解槽上横放一根PVC管,PVC管上部削去一部分成为一个槽,对应的每个电解槽处开一个和光纤Bragg光栅温度传感器下部大小相同的孔,将光纤Bragg光栅温度传感器通过小孔挂放在PVC管上,光纤Bragg光栅温度传感器中的三支光栅能够监测电解槽内的顶部、中间和底部的温度,使工作人员能及时了解电解槽内的温度的状况;光纤Bragg光栅通过引出光纤4连接到解调仪。
本实用新型的数学模型分析如下:
光纤Bragg光栅温度改变,由于光纤的热膨胀效应和光纤热光效应,引起反射峰值波长的变化。
反射回来的峰值波长满足:
(1)
对式(1)进行温度T求导可得:
(2)
式(2)两边除以式(1),可以得到
(3)
移位变换后可得温度与中心波长移位量关系为:
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