[发明专利]一种红外辐射型蓝宝石光纤高温传感器及温度测量系统

说明书

本发明提出一种红外辐射型蓝宝石光纤高温传感器及温度测量系统，基于红外辐射测温原理，实现非接触式测温，解决了传统接触式测温传感器受制于测温范围、可能对被测物体的温度场有影响，以及不适用于测量高速运动的物体的温度问题。本发明的蓝宝石光纤高温传感器包括蓝宝石光纤1，所述蓝宝石光纤1的一个端面抛磨成球状，用于收集红外辐射信号。

技术领域

本发明涉及光纤传感器技术领域，具体涉及一种红外辐射型蓝宝石光纤高温传感器及温度测量系统，在燃气轮机、高温燃气及冶金等高温测量领域具有重要的研究意义。

背景技术

在工业应用中，高温测量技术主要分为接触式和非接触式两种。常见的接触式测温有铂铑热电偶、钨铼热电偶等，它们都是稀贵金属，价格昂贵，其抗氧化、还原能力和抗电磁干扰能力都较差，且寿命较短，并且无法实现多个传感器温度信号的融合和分布式测量。非接触式测温方法使得传感器不与物体发生接触，而是利用透镜接收物体表面的热辐射。非接触式测温方法不改变被测物体的温度分布，具有热辐射速度快、探测原件热惯性小等优点，从而实现快速测量。蓝宝石光纤高温传感器具有熔点高(2040℃)、体积小、硬度高、抗腐蚀以及抗电磁干扰等优点，在高频加热炉、微波加热炉等电磁干扰强烈的场合具有其他测温方式无法比拟的性能优势。红外辐射型蓝宝石光纤高温传感器利用光纤进行传感和传输光信号，利用比色测温方法，根据物体在相邻波长下的辐射能量密度之比来确定物体的温度。在中间介质吸收较大的应用场合下，如有烟雾、灰尘、蒸汽和颗粒的环境以及目标表面发射率变化时，由于辐射能量的衰减在两个波长下几乎相同，因此不会影响它们之间的比值，仍可获得较高的精度。

发明内容

为了解决现有技术存在的问题，本发明提出一种红外辐射型蓝宝石光纤高温传感器及温度测量系统。利用比色测温法，通过蓝宝石光纤、光电探测器和示波器测量被测物体在两个不同指定波长下的光谱辐射能量之比来实现测温。消除了物体的发射率对测量结果的影响，测量更方便，测量结果也更可靠。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种红外辐射型蓝宝石光纤高温传感器，其特征在于，包括蓝宝石光纤1，蓝宝石光纤1的一个端面被抛磨成球状，用于收集红外辐射信号。

进一步地，所述蓝宝石光纤1的球状端面的直径在300μm～600μm之间。

所述蓝宝石光纤1的球状端面的直径进一步优选为600μm。

进一步地，所述蓝宝石光纤1的光纤芯径在250μm～300μm之间。

一种基于上述的红外辐射型蓝宝石光纤高温传感器的温度测量系统，其特征在于，包括红外辐射型蓝宝石光纤高温传感器9、Y型光纤分束器3、第一滤光片4、第二滤光片5、第一光电探测器6、第二光电探测器8、示波器7；所述Y型光纤分束器3的输入端连接放入高温炉2中的红外辐射型蓝宝石光纤高温传感器9，输出端分别通过第一滤光片4、第二滤光片5连接第一光电探测器6、第二光电探测器8的输入端，第一光电探测器6和第二光电探测器8的输出端分别连接示波器7的输入端；红外辐射型蓝宝石光纤高温传感器9接收高温炉2发出的红外辐射信号，通过Y型光纤分束器3分别传输至第一滤光片4和第二滤光片5，再分别经第一光电探测器6、第二光电探测器8传输至示波器7，通过测量示波器7中对应的两个波长下的电压信号的比值，得出红外辐射型蓝宝石光纤高温传感器9所处的环境温度信息。

进一步地，所述第一滤光片4的波长范围在0.8μm～1.2μm，第二滤光片5的波长范围在0.8μm～1.2μm，并且第一滤光片4的波长和第二滤光片5的波长之差在0.1μm～0.2μm之间。

进一步优选为，所述第一滤光片4的波长为950nm，第二滤光片5的波长为800nm。

进一步地，所述Y型光纤分束器3通过SMA-SMA法兰和红外辐射型蓝宝石光纤高温传感器9相连。