[发明专利]一种基于酸腐蚀放热的光纤光栅热传感探头

说明书

本发明涉及一种基于酸腐蚀放热的光纤光栅热传感探头，属于一种热传感设备，包括光纤光栅(1)、导热套管(2)、封装壳体(5)、反应外壳(6)和封头(7)，所述导热套管(2)通过封头(7)设置在封装壳体(5)内部，所述光纤光栅(1)的热传感栅区靠近前端，所述热传感栅区设置在导热套管(2)内部，所述光纤光栅(1)的尾纤(8)穿过所述封头(7)露出于封装壳体；所述反应外壳(6)套在封装壳体之外，所述反应外壳(6)与酸反应放热引起导热套管(2)温度上升，光纤光栅(1)感应导热套管的温升。本发明的探头可针对一定浓度的酸溶液有效针对性检测，灵敏度高，干扰小，可在化工工业管道监测中推广应用。

技术领域

本发明涉及热传感探头，具体涉及一种基于酸腐蚀放热的光纤光纤热传感探头。

背景技术

化工企业和制药企业的管道输送介质多数为强腐蚀性原料。强腐蚀介质主要是指强酸性或强碱性的流体介质。输送强腐蚀介质的化工管道多选择不锈钢材料，但就是在这种耐腐蚀性极好的管道上也常会发生腐蚀现象。近年来，有关因为管道或储罐泄漏而引起的化工安全环保的事故已见报道，例如青岛东方化工股份有限公司发生硫酸储罐破裂事故，罐内2800多吨硫酸泄漏，造成6名职工死亡，13人受轻伤(数据来自中国应急管理部门)。

对于常温的酸碱介质输送管道，泄漏点处的温度差异很小，基于温度变化难以查找泄漏点。目前市场上美国泰科热控公司的产品TT7000感酸线缆可专门用于浓硫酸的泄漏监测，可以感知渗漏，但是其长度最长仅300m，且价格昂贵，只能在少量关键点安装。东营五色石测漏技术有限公司基于“负压波+输差分析”测漏技术也只能够实现较大泄漏的在线监测报警和定位，报警反应时间需要120s，不能及时发现渗漏情况。光纤传感器由于体积小、精度高、传输距离远、全兼容于光纤、能埋入智能材料等特点，已经广泛应用于传感领域，在中国专利文献中，还未见针对酸溶液泄漏检测的光纤光栅传感器。

发明内容

针对常温酸溶液泄漏监测的实际难度，本申请提供一种可检测酸溶液泄漏的光纤光栅传感探头。利用泄漏的酸溶液发生酸碱中和反应，反应放热，基于光纤光栅测温对反应放热导致的温差进行检测，从而间接对酸溶液泄漏进行检测。该光纤光栅传感探头可针对一定浓度的酸溶液有效针对性检测，灵敏度高，干扰小，可在化工工业管道监测中推广应用。

本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种基于酸腐蚀放热的光纤光栅热传感探头，包括光纤光栅、导热套管、封装壳体、反应外壳和封头，所述导热套管通过封头设置在封装壳体内部，所述光纤光栅的热传感栅区靠近前端，所述热传感栅区设置在导热套管内部，所述光纤光栅的尾纤穿过所述封头露出于封装壳体；所述反应外壳套在封装壳体之外，所述反应外壳与酸反应放热引起导热套管温度上升，光纤光栅感应导热套管的温升。

优选地，所述光纤光栅的热传感栅区就近位于所述导热套管的中心。

优选地，所述导热套管的前端设置第一夹持件，后端设置第二夹持件，第一、二夹持件将导热套管悬空设置在封装壳体内部。

优选地，所述光纤光栅和导热套管一起固定在所述第二夹持件上，且光纤光栅(1)的前端在导热套管内自由悬空。

优选地，所述封装壳体的材料为陶瓷，陶瓷本身耐酸腐蚀，能够保护封装壳体内的元件。

优选地，所述第一夹持件、第二夹持件的材料为硅橡胶，具有一定弹性能够承受一部分导热套管因热胀冷酸产生的作用力。

优选地，所述导热套管为铜管，传热系数好，能够提高光纤光栅的灵敏度。

本申请的反应外壳的制备原料包括基体、碱性填料和色母粒组成。所述基体为尼龙或聚醚醚酮，所述碱性填料为氢氧化镁和或氢氧化铝，所述色母粒为炭黑。利用碱性填料与酸溶液发生酸碱中和反应，反应放热，使局部温度升高，再有光纤光栅进行热感应。