[发明专利]一种准互易反射式光纤温度传感器

说明书

本发明公开了一种准互易反射式光纤温度传感器，其特征在于，包括ASE光源，ASE光源连接环形器，环形器分别连接起偏器和PIN光电探测器，起偏器连接温度感知单元，PIN光电探测器连接数字信号处理器，数字信号处理器连接信号输出与控制接口；温度感知单元包括传感光纤与补偿光纤，补偿光纤的两端分别与起偏器和传感光纤连接，传感光纤末端镀有反射膜。本发明采用全光纤结构组成，无需涂敷金属材料，不存在局部放电，可提高温度传感器的灵敏度，且温度感知部分采用互易式结构，以高双折射光子晶体光纤作为感知光纤，抗外界干扰能力强、灵敏度高。

技术领域

本发明涉及一种光纤温度传感器，尤其涉及一种准互易反射式光纤温度传感器。

背景技术

物联网技术的发展为智慧城市建设提供了更多的可能性，在物联网智能感知终端中，温度感知必不可少，尤其是在环境监测、工业制造、生物医学和农业生产等领域。传统温度传感器依赖于电学，例如热电阻、热电偶、半导体温度传感器等，难以适用于易燃、易爆、高电压、强电磁场等特殊环境。光纤温度传感器在光传输与温度传感等部分均采用光纤进行工作，具有绝缘性好、抗电磁干扰能力强、耐腐蚀、灵敏度高等优势，可应用于具有腐蚀性物质、非接触等场合，满足物联网智能感知终端多场景应用的要求，逐渐取代现有的热电式温度传感器。但现有光纤温度传感器中含有金属器件，如光纤光栅温度传感器在光纤包层上涂覆金属材料或使用金属管封装，金属在高电压和强电磁场环境中容易产生局部放电，局部放电会降低测量温度的灵敏度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：如何使得光纤温度传感器不受高电压、强电磁场影响，并提高温度测量的灵敏度。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供了一种准互易反射式光纤温度传感器，其特征在于，包括ASE光源，ASE光源连接环形器，环形器分别连接起偏器和PIN光电探测器，起偏器连接温度感知单元，PIN光电探测器连接数字信号处理器，数字信号处理器连接信号输出与控制接口；温度感知单元包括传感光纤与补偿光纤，补偿光纤的两端分别与起偏器和传感光纤连接，传感光纤末端镀有反射膜。

优选地，所述的温度感知单元为温度传感器探头；温度感知单元为互易式结构。

优选地，所述的起偏器的尾纤与补偿光纤之间以45°对轴熔接。

优选地，所述的补偿光纤与传感光纤之间以90°对轴熔接连在一起。

优选地，所述的补偿光纤与传感光纤的长度、尺寸、类型完全相同。

优选地，所述的传感光纤与补偿光纤均为全内反射型光子晶体光纤。

优选地，所述的全内反射型光子晶体光纤包括纤芯，纤芯的外侧设有包层，包层上设有多组空气孔，多组空气孔设于纤芯的周围。

优选地，每组所述的空气孔均为蜂窝型结构。

优选地，所述的全内反射型光子晶体光纤的截面中，包层上的空气孔以6个空气孔组成一个空气孔单元，每三个空气孔单元构成一簇，以类五边形周期排列；每个空气孔均为小蜂窝孔。

优选地，所述的纤芯的材料为实心的二氧化硅；包层包括二氧化硅和蜂窝型的空气孔。

本发明采用全光纤结构组成，无需涂敷金属材料，不存在局部放电，可提高温度传感器的灵敏度，且温度感知部分采用互易式结构，以高双折射光子晶体光纤作为感知光纤，抗外界干扰能力强、灵敏度高。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1)本发明提出的准互易反射式光纤温度传感器的体积小、结构简单，具有较高的温度灵敏度，消除了测量中的物理量交叉敏感，适用于不同环境下的温度测量；

2)补偿光纤与传感光纤长度、尺寸、型号完全相同，并通过90°对轴熔接连在一起，构成了互易性结构，可有效提高温度传感器的抗外界干扰能力；