[发明专利]一种光纤温度传感器有效
申请号: | 201510567946.0 | 申请日: | 2015-09-09 |
公开(公告)号: | CN105203226B | 公开(公告)日: | 2019-03-05 |
发明(设计)人: | 姚胜利;许宁 | 申请(专利权)人: | 飞秒光电科技(西安)有限公司 |
主分类号: | G01K11/32 | 分类号: | G01K11/32 |
代理公司: | 深圳市科进知识产权代理事务所(普通合伙) 44316 | 代理人: | 宋鹰武 |
地址: | 710119 陕西省西安*** | 国省代码: | 陕西;61 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 光纤 温度传感器 | ||
本发明提供一种光纤温度传感器,包括光收发模块、传输光纤和光学温度传感元件,所述光收发模块包括光源、光纤耦合器、起偏器以及温度信号解调单元,所述光纤耦合器包括第一端口、第二端口和第三端口,所述第一端口直接接收所述光源发出的光,所述第二端口连接所述起偏器,所述第三端口连接所述温度信号解调单元;所述传输光纤连接所述起偏器和所述光学温度传感元件;所述光学温度传感元件的光出射端面具有全反射膜。本发明提供的光纤温度传感器装置简单、探测距离远且工作温度范围广。
技术领域
本发明涉及光纤传感技术领域,尤其涉及一种光纤温度传感器。
背景技术
在户外加油站、储油库进行温度探测时,为防止电气设备引燃引爆油品,务必要求温度探测器无源工作,因此,常常采用光纤温度传感器探测温度。然而,传统的光纤布拉格光栅传感器(Fiber Bragg Grating,简称FBG)传感器对温度的灵敏度较低,且解调装置复杂,价格昂贵;荧光测温传感器的温度探测距离较短;晶体吸收式光纤温度传感器由于晶体吸收的特性,在零度以下无法正常工作。
发明内容
本发明的目的在于,解决传统光纤温度传感器装置复杂、探测距离短及工作温度范围窄等技术问题。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
一种光纤温度传感器,包括光收发模块、传输光纤和光学温度传感元件,所述光收发模块包括光源、光纤耦合器、起偏器以及温度信号解调单元,所述光纤耦合器包括第一端口、第二端口和第三端口,所述第一端口直接接收所述光源发出的光,所述第二端口连接所述起偏器,所述第三端口连接所述温度信号解调单元;所述传输光纤连接所述起偏器和所述光学温度传感元件;所述光学温度传感元件的光出射端面具有全反射膜;所述光学温度传感元件是利用光传输载体的双折射与温度相关的特性实现对温度测量的元件,所述温度信号解调单元包括光电探测器及信号处理系统;由光源发出的光经光纤耦合器、光纤起偏器后成为线偏振光,线偏振光经传输光纤传输后入射光学温度传感元件,线偏振光在光学温度传感元件的双折射轴上的两个分量受温度影响后,其传播常数发生变化,进而导致两束正交线偏振光在光学温度传感元件的双折射轴上产生相位差,相位差调制了光强,调制后的线偏振光经全反射膜全反射,经保偏光纤、光纤起偏器、光纤耦合器的第三端口进入温度信号解调单元,由光电探测器探测到光强信息,再根据光强-相位差-温度之间的关系确定被测温度参量的温度,并由温度信号处理系统输出被测参量测量结果。
本发明一较佳实施方式中,所述光学温度传感元件为光学晶体、双折射光学玻璃或高双折射率光纤。
本发明一较佳实施方式中,所述光学晶体为圆柱体或长方体。
本发明一较佳实施方式中,所述双折射光学玻璃为圆柱体或长方体。
本发明一较佳实施方式中,所述光源是发光二极管、超辐射发光二极管或半导体激光器。
本发明一较佳实施方式中,所述光纤耦合器是单模光纤耦合器、多模光纤耦合器或保偏光纤耦合器。
本发明一较佳实施方式中,所述起偏器为光纤起偏器。
本发明一较佳实施方式中,所述传输光纤为保偏光纤。
本发明一较佳实施方式中,所述保偏光纤为熊猫光纤或椭圆光纤。
相较于现有技术,本发明提供的光纤温度传感器的温度信号采用光纤传输,传输距离远,可达到400米至数公里远;光学温度传感元件作为传感头,其封装尺寸小,现场安装调试简易方便;温度信号解调单元的解调电路简单可靠,不会对外界产生各种电磁波信号,因此不会干扰其他类似元器件;并且,本发明提供的光纤温度传感器的工作温度范围宽,在零下40摄氏度至250摄氏度之间。
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