[实用新型]一种可伸缩的针式光纤Bragg光栅温度传感器

说明书

本实用新型涉及一种可伸缩的针式光纤Bragg光栅温度传感器，属于光电子测量技术领域。本实用新型包括外壳、调整块、压杆、弹簧、顶杆、探测针体、探测口、光纤Bragg光栅、光纤套管、握柄、光纤引出管、尾纤；其中握柄位于外壳侧面，外壳下端为探测口，调整块与弹簧分别连接压杆上端与下端，弹簧与探测针体分别连接顶杆的上端与下端，光纤Bragg光栅封装在探测针体内部，尾纤套有光纤套管并从光纤引出管引出，光纤引出管位于握柄内部。本实用新型可广泛应用于温度测量，尤其适用于孔洞、缝隙等细微环境或物体，操作简单、测量方便、抗干扰能力强。

技术领域

本实用新型涉及一种可伸缩的针式光纤Bragg光栅温度传感器，属于光电子测量技术领域。

背景技术

温度是国际单位制给出的基本物理量之一，是工农业生产和科学实验中需要经常测量和控制的主要参数，同时也是与人们日常生活密切相关的一个重要物理量。目前，比较常用的电类温度传感器主要是热电偶温度传感器和热敏电阻温度传感器。光纤温度传感与传统的传感器相比有很多优点，如灵敏度高，体积小，耐腐蚀，抗电磁辐射，光路可弯曲，便于遥测等，特别是应对于强电磁、易燃、易爆等测量环境时，光纤Bragg光栅温度传感器采用光纤材料，在信号的传输与传感中均是采用光信号，实现了现场的无电测量，提供了一种本质安全的在线测量温度的方式。基于光纤光栅技术的温度传感器，采用波长编码技术，消除了光源功率波动及系统损耗的影响，适用于长期监测，而且多个光纤光栅组成的温度传感系统，采用一根光缆，可实现准分布式测量。此外，为了适应需求，应对特殊环境的检测，针式结构的传感器以其成本低，体积小等优点而受到使用者的青睐。

结合上述背景下，设计出了一种可伸缩的针式光纤Bragg光栅温度传感器，该传感器结构简单、操作方便、成本低、体积小，可广泛应用于需要测量温度的环境，例如，蒸汽管道的温度、孔洞内部的温度、锅炉水的温度及细微物体的温度等场合。

发明内容

本实用新型提供了一种可伸缩的针式光纤Bragg光栅温度传感器，为蒸汽管道的温度、孔洞内部的温度、锅炉水的温度及细微物体的温度等场合的温度测量提供了一种更为方便快捷的测温方式。

本实用新型的技术方案是：一种可伸缩的针式光纤Bragg光栅温度传感器，包括外壳、调整块、压杆、弹簧、顶杆、探测针体、探测口、光纤Bragg光栅、光纤套管、握柄、光纤引出管、尾纤；

所述握柄位于外壳的中部侧壁，所述外壳下端为探测口，所述调整块连接压杆的上端，所述弹簧连接压杆的下端，所述弹簧连接顶杆的上端，所述探测针体连接顶杆的下端，所述光纤Bragg光栅封装在探测针体内部，所述尾纤套有光纤套管并从光纤引出管引出，所述光纤引出管位于握柄内部。

优选的，所述压杆带有螺纹。

优选的，所述探测针体的下端为锥面探测头。

工作原理：

使用时通过转动调整块，依次作用于压杆、弹簧、顶杆、探测针体，从而实现探测针体的伸长与收缩，相对于顶杆和探测针体的重量，所选弹簧的弹性系数适中，使得在调整块不动的情况下，检测方向变化时探测针体位置不变，从而使得在探测针体不受阻力时，压杆刻度尺标记的位移量与测量深度相同，探测针体受到阻力时，弹簧起到保护作用。其实现温度测量的数学模型如下：

由于光纤Bragg光栅封装在探测针体内，所以光纤Bragg光栅只对温度敏感，对外加应力应变不敏感。因此，该光纤Bragg光栅的中心波长λ_B移位只与温度变化有关。

光纤光栅传感特性为：

λ_B＝2n_effΛ (1)

光纤Bragg光栅的布拉格波长随着有效折射率n_eff和栅距Λ的改变而改变，因此Bragg波长对于外界应力应变、热负荷等极为敏感。