[实用新型]一种采用荧光材料的远距离光纤温度传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种光纤传感器，更具体地说，涉及一种采用荧光材料的远距离光纤温度传感器。

背景技术

光纤温度传感器以其精度高、传感范围宽、不受电磁干扰等优点，已广泛应用于智能电网、生物医疗、石油化工、工业微波、电源管理和军事国防等领域。特别地，利用纯光学原理进行参数测量的荧光光纤温度传感器具有传统传感技术所无法比拟的优势而受到越来越多研究人员的关注。虽然市场上一些荧光光纤温度传感器已经实现小批量生产，但随着应用领域的不断扩展，性能优越的荧光材料不断涌现，传感器的设计面临着新的机遇与挑战。

中国实用新型专利ZL 201020193493.2公开了一种基于荧光寿命检测的荧光光纤温度传感器，以解决传统光纤温度传感器结构较复杂、测量精度较低、受光强变化影响大等问题。该荧光光纤温度传感器包括光源驱动电路、荧光激励光源、光路耦合系统、荧光光纤测温探头、荧光信号检测处理系统和显示系统；荧光光纤测温探头由传光光纤、荧光材料和保护套组成，荧光材料用环氧胶粘接于传光光纤的末端，荧光材料和传光光纤作为整体完全由保护套包裹。

上述实用新型专利虽然在一定程度上传统光纤温度传感的结构复杂、体积大、重量高、测量精度较低、测量范围小，抗腐蚀、抗电磁干扰能力弱等缺点，但其仍存在不足：

（1）、基于荧光寿命的光纤温度传感器在远距离非接触温度传感方面受限，不能满足在恶劣环境下的物体表面的温度测量，而且存在工艺复杂、成本高等缺点；

（2）、包含光路耦合系统，包括多个耦合透镜，结构显得复杂，工作稳定性有待提高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种小巧简便、制作成本低、灵敏度高、测温范围宽、成本低、温度稳定性好的采用荧光材料的远距离光纤温度传感器。

本实用新型的技术方案如下：

一种采用荧光材料的远距离光纤温度传感器，包括光源、光纤、光谱仪，所述的光纤为Y型多模光纤，Y型多模光纤的公共端与出射耦合透镜相连；反射镜与被测物体表面接触，反射镜的反面设有荧光粉，同时出射耦合透镜在反射镜的反射光路上；Y型多模光纤的分叉端的一端与光源相连，Y型多模光纤的分叉端的另一端与光谱仪相连。

作为优选，所述的出射耦合透镜安装在石英管中，Y型多模光纤的公共端与石英管相连。

作为优选，所述的反射镜安装在石英管中，反射镜设有荧光粉的一面倒扣在石英管中，反射镜的另一面对应的位置上安装有反射耦合透镜。

作为优选，所述的反射镜是金属反射镜。

作为优选，所述的光谱仪其探测器的响应波长范围在200~1100nm。

作为优选，所述的荧光粉是NaYF₄:Yb³⁺/Er³⁺。

作为优选，所述的光源为980nm泵浦光源。

作为优选，所述的荧光粉是粉末状荧光粉。

本实用新型的有益效果如下：

采用本实用新型所述的技术方案，针对远距离非接触温度传感，公开了一种采用荧光材料的远距离光纤温度传感器。用于测量不同距离的温度，在恶劣环境下物体表面温度的非接触测量有很大的应用前景。

本实用新型所述的装置小巧简便、制作成本低，在远距离式测温领域有较高的实际应用价值。

本实用新型将荧光粉掺杂在金属反射镜中，使得传感器整体灵敏度更高、测温范围更宽、温度稳定性更好。

附图说明

图1是基于本实用新型的实验测量的连接示意图；

图2是基于本实用新型的低温实验测量所得到的的光谱温度特性图；

图3是基于本实用新型的高温实验测量所得到的的光谱温度特性图；

图4是基于本实用新型的实验测量所得到的Er³⁺离子不同能级荧光发射峰值随温度变化曲线图；

图5是基于本实用新型的实验测量所得到的荧光强度比I_519nm/I_539nm与I_519nm/I_653nm的温度特性图；

图中：1是光源，2是Y型多模光纤，3是光谱仪，4是出射耦合透镜，5是反射镜，6是反射耦合透镜，7是石英管，8是计算机，9是温度控制器，10是箱式电炉。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本实用新型进行进一步的详细说明。