[实用新型]一种用于液体温度测量的反射式光纤传感器

说明书

技术领域

本实用新型属于光纤传感器技术领域，特别涉及一种用于液体温度测量的反射式光纤传感器。

背景技术

变压器、汽轮机滑动轴承、液压油箱等设备中都装有液体，这些设备中液体的温度范围对于设备能否正常运行非常重要。这些设备在工作时，大多处于恶劣环境中，如高电压、强电磁环境、可利用空间狭小、温度变化范围大等。传统的电阻测温传感器、光纤测温传感器在这些环境下测量受到限制，如受到电磁场对电阻温度传感器的影响、光功率变化对光纤测温传感器的影响等。同时，现有的光纤温度传感器主要是基于温敏材料进行检测，具有一定的滞后性，动态响应受到影响。因此，需要一种能适应复杂恶劣环境、实现快速检测的液体温度传感器。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于液体温度测量的反射式光纤传感器，以解决上述技术问题；本实用新型传感器能够抗电磁干扰、体积小、响应速度快、成本低，可用于测量变压器油温、液压油箱油温、滑动轴承油温等。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种用于液体温度测量的反射式光纤传感器，包括光纤探头、光源、光电转换及滤波放大模块、除法电路/上位机和采集及显示模块；光纤探头包括1根发射光纤TF，2根接收光纤分别是第一根接收光纤RF1和第二根接收光纤RF2，2根接收光纤与发射光纤的轴间距不同：第一根接收光纤RF1布置于发射光纤TF和第二根接收光纤RF2之间，3根光纤的轴心在同一平面上；光纤探头还包括传感器主体、反射体和进液套，反射体和传感器主体通过进液套进行连接；进液套上设有若干进液孔；入射光纤与光源连接，接收光纤的输出端依次通过光电转换及滤波放大模块和除法电路/上位机连接采集及显示模块。

进一步的，光源是波长650nm半导体激光器。

进一步的，转换及滤波放大模块的作用是将第一根接收光纤和第二根接收光纤的接收光功率转化成电信号并滤波放大为U₁和U₂；除法电路/上位机用于对两路电信号U₂和U₁进行比值处理，并得到M。

进一步的，传感器主体通过金属保护套和铠装包裹三根光纤。

进一步的，金属保护套的左端有两级螺纹：小螺纹和大螺纹；小螺纹与进液套连接，大螺纹为光纤探头的固定螺纹；大螺纹的右侧设有一个凸缘。

进一步的，光纤探头安装于油箱壁的安装孔中；油箱壁与传感器主体的凸缘之间设有密封圈；锁紧螺母与金属保护套的大螺纹配合，将金属保护套锁紧在油箱壁上。

进一步的，液体能够通过进液孔进入进液套中，并在反射体的反射面和传感器主体的端面间形成液体薄膜，油膜厚度为反射距离d。

相对于现有技术，本实用新型具有以下有益效果：本实用新型光纤探头包括1根发射光纤TF，2根接收光纤分别是第一根接收光纤RF1和第二根接收光纤RF2，2根接收光纤与发射光纤的轴间距不同：第一根接收光纤RF1布置于发射光纤TF和第二根接收光纤RF2之间，3根光纤的轴心在同一平面上；测温时：当液体温度升高时，液体折射率会减小，从而增大发射光线入射至反射面的范围和反射光线的反射范围，当反射镜面距离光纤探头距离不变时，通过转换及滤波放大模块可将第一根接收光纤和第二根接收光纤的接收光功率转化成电信号并滤波放大，并通过除法电路模块对两路电信号进行比值处理(第二路比上第一路)，而且这种比值会随着液体温度的升高而增大，采用式(2)在采集及显示模块中对比值进行处理，可知液体温度值。采用比值处理方法，可消除光源光功率变化、光纤弯曲等因素对测量结果的影响。

本实用新型抗电磁干扰，不用特殊的热敏材料，结构简单，响应快，消除了光源光功率变化、光纤弯曲等因素对测量结果的影响，不需要高稳定性激光光源，成本低。

附图说明

图1为测量液温的反射式光纤传感器结构示意图；

图2为光纤排列方式示意图；

图3为传感器探头示意图；

图4为传感器主体示意图；

图5为反射体的示意图；其中图5(a)为主视图，图5(b)为图5(a)的左视图；

图6为进液套的示意图；其中图6(a)为主视图，图6(b)为图6(a)的剖视图；

图7为传感器安装示意图；

图8为光纤传感器输出特性图。

具体实施方式