[发明专利]一种基于光纤光栅的分布式液体温度传感器

说明书

本发明公开了一种基于光纤光栅的分布式液体温度传感器，包括测温光纤光栅、不锈钢毛细管、基体、热缩管，光纤跳线，光纤光栅去掉涂覆层后穿过弯曲的毛细管，并与毛细钢管轴线不平行，在不锈钢毛细管两端分别通过胶黏剂将光纤固定在基体的中心区域，胶黏剂覆盖的光纤区域无涂覆层，通过上述封装，确保光纤光栅能够抵御外部拉力，以及毛细管由于热胀冷缩带来的光纤伸长量，隔绝热应力的影响。本发明基于光纤光栅的分布式液体温度传感器，在结构上具有结构简单、安装牢靠、便于装卸的特点；在功能上具有测量范围广、测量精度高且可分布式测量的特点；并且能够抗电磁干扰、耐化学腐蚀。

技术领域

本发明属于温度检测技术领域，尤其涉及一种基于光纤光栅的分布式液体温度传感器。

背景技术

温度是表征物体冷热程度的物理量，是国际单位制中七个基本物理量之一，它与人类生活、工农业生产和科学研究有着密切关系。当前,主要的温度仪表,如热电偶、热电阻及辐射温度计等在技术上已经成熟,但是它们只能在传统的场合应用,尚不能满足许多领域的要求。近年发展起来的光纤光栅(FBG)传感技术是一种先进传感技术，其通过波长调制机制实现多种物理量的大容量、分布式动态检测，有效克服了当前电学类温度传感系统在长期稳定性、耐久性、安全性、分布范围等方面存在的不足，还可通过非接触式方式传输光信号，可满足高精度、高可靠性、本质安全、耐腐蚀、远距离、分布式和长期、实时、在线的温度检测技术要求。

由于光纤光栅对于温度的敏感系数很低，并且存在温度、应变交叉敏感效应，很难将其直接应用于实际工程的温度测量中。中国专利CN106525277B采用纯光纤和光栅段在内径匹配的毛细管中耦合，栅区端与光纤端面间留有一定的间隙，且栅区段端面和光纤端面磨斜适当角度，斜面平行，间隔为设定值，在毛细管两端采用焊接或胶粘方式固定两段光纤，形成温度传感头，通过光栅和光纤之间留有间隙，保证了光栅处于自由状态，保证光栅传感过程不受温度-应力交叉敏感的影响，但该方法由于需要切断光纤，操作复杂，实现难度大，而且导致光损耗大，光栅串联数量受限。中国专利CN108204866A通过将定高标准件固定在所述封装内核件中部凹部的预设位置，光纤与所述封装内核件固定，使其光栅裸露于所述封装内核件的中部开槽并处于松弛状态，从而降低了交叉敏感带来的影响，但当传感器串联时，相互之间的拉力仍可通过光栅表面涂覆层的弹性变形传递到光栅。

综上所述，现有的温度传感器具有操作复杂、光损耗大、不能完全隔离光栅外部作用力、影响精度这些缺点中的一个或多个。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种基于光纤光栅的分布式液体温度传感器，在结构上具有结构简单、安装牢靠、便于装卸的特点；在功能上具有测量范围广、测量精度高且可分布式测量的特点；并且能够抗电磁干扰、耐化学腐蚀。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种权利要求1基于光纤光栅的分布式液体温度传感器，包括测温光纤光栅、不锈钢毛细管、基体、热缩管，光纤跳线，测温光纤光栅穿过弯曲的不锈钢毛细管后，在毛细管两端分别通过胶黏剂固定在基体的中心区域，用光纤套管和不同型号的热缩管将裸露的光纤部分逐层套住，光纤末端与光纤跳线相连，热缩管内的光纤部分沿外保护壳的槽道放置，外保护壳和外附挂钩都通过螺栓和螺母固定；光纤跳线通过法兰盘与管路接头进行固连。传感器两端都留有光纤接口，可通过熔接的方式实现传感器之间的串联。通过上述封装，保证传感器不受外部作用力以及热胀冷缩对温度测量带来的交叉影响，单独利用光纤光栅的热光效应测温，保证传感器的稳定性。

按上述技术方案，测温光纤光栅位于不锈钢毛细管以内的所有部位均无涂覆层。以保证胶黏剂固定光纤后隔绝外部拉力通过光纤涂覆层的弹性变形传递到光栅，杜绝外部拉力对温度测量的影响，且光栅部分应位于不锈钢毛细管的中心区域，以保证传热过程的均匀和稳定。