[实用新型]单模高温光波导传感头及其分布式光纤传感系统

说明书

本实用新型提供一种单模高温光波导传感头及其分布式光纤传感系统，包括采用石英玻璃制成的单模波导结构以及用于套装单模波导结构的保护套，单模波导结构包括纤芯以及包裹纤芯的包层，纤芯的一端与单模光纤连接，用于接收光信号，对纤芯与包层之间的折射率相对值进行调节或者对纤芯与包层之间的间距进行调节，使光信号被传送至纤芯后呈单模传输，光信号在单模传输过程中产生向后传输的测量用信号；纤芯的另一端为倾斜面，以防止光信号传输至纤芯的另一端后反射回的光信号与测量用信号交叠，对测量用信号的采集造成影响。本实用新型尤其适用于高温分布式径向测量。

技术领域

本实用新型属于温度测量领域，具体涉及一种单模高温光波导传感头及其分布式光纤传感系统。

背景技术

光纤分布式测量温度是近些年来较火的技术，它具有高的灵敏度以及很高的空间分辨率，但是由于光纤的耐高温能力并不可靠，普通单模光纤200℃以上就已经很难正常工作了，而聚酰亚胺光纤号称是高温光纤却最高耐温也就300℃上下。在工程应用中，镀金光纤虽然可耐700℃，但是镀金光纤的成本让很多企业都望而却步，导致用光纤方法去检测高温变得不切实际。比如现行的炼钢炉的温度检测，炼钢炉一般需要检测最高温度有800℃，一般使用着电热偶的办法来监测整个炼钢炉的温度情况，在检测一个点的径向温度分布时，采用在炼钢炉里沿径向安置大量的电热偶的方式来检测但是在实际安装中并不容易实现，一般是采用错位安装方式，得到的温度数据再做大概估算得到炼钢炉里碳砖层的温度。若拥有着能承受温度800℃以上并且造价不是很高还可以分布式直接获取径向温度分布的传感器，那就可以直接取代电热偶，炼钢炉上也不需要打上千疮百孔，只需要一根这样的传感器径向插入就能得到整个径向的温度。在这样的背景下本专利设计的传感头就应运而生，它是一种专门应用在光纤分布式测温的系统中来检测高温温度的传感头，它用来代替光纤分布式系统中用来做传感光纤的那部分光纤，它具有很高的强度，能承受很高的温度，同时它具有不亚于光纤的传感灵敏度。

实用新型内容

本实用新型提供一种单模高温光波导传感头及其分布式光纤传感系统，以解决目前无法实现高温分布式径向测量的问题。

根据本实用新型实施例的第一方面，提供一种单模高温光波导传感头，包括采用石英玻璃制成的单模波导结构以及用于套装所述单模波导结构的保护套，所述单模波导结构包括纤芯以及包裹所述纤芯的包层，所述纤芯的一端与单模光纤连接，用于接收光信号，对所述纤芯与包层之间的折射率相对值进行调节或者对所述纤芯与包层之间的间距进行调节，使光信号被传送至所述纤芯后呈单模传输，光信号在单模传输过程中产生向后传输的测量用信号；

所述纤芯的另一端为倾斜面，以防止光信号传输至所述纤芯的另一端后反射回的光信号与所述测量用信号交叠，对所述测量用信号的采集造成影响。

在一种可选的实现方式中，所述单模波导结构为由石英玻璃拉制而成的直线型的第一细棒，将所述第一细棒的中心圆柱部分作为纤芯，包裹所述纤芯的外侧环形柱作为所述包层，对所述纤芯和/或包层的折射率进行调节，从而对所述纤芯与包层之间的折射率相对值进行调节，以使光信号被传送至所述纤芯后呈单模传输。

在另一种可选的实现方式中，所述单模波导结构包括由石英玻璃拉制而成的直线型的第二细棒以及套管，所述第二细棒作为纤芯，所述套管作为包层，所述纤芯同轴套装在所述包层内，通过使所述纤芯与所述包层之间存在空气缝隙，实现所述纤芯与包层之间的间距调节，以使光信号被传送至所述纤芯后呈单模传输。

在另一种可选的实现方式中，所述纤芯与包层之间设置有第一紧固件，用于对所述纤芯与包层的相对位置关系进行固定。

在另一种可选的实现方式中，所述保护套包括依次套装在其内的内部金属管、中间缓冲层和外部金属管，所述单模波导结构套装在所述内部金属管内，所述单模波导结构与所述内部金属管之间设置有第二紧固件，用于对所述单模波导结构与内部金属管之间的相对位置关系进行固定。