[实用新型]光纤温度传感器

说明书

本实用新型是一种测量温度的测量装置特别适用测量中低温。

光纤温度传感器是近几年发展起来的新技术，也是工业中应用最多的光纤传感器之一。在低温测量中，现有的光纤温度传感器多数采用半导体材料砷化镓（GaAs）作为测量介质。例如IEEE JOURNAL OF QUANTUM ELECTRONTCS VOL、QE－18，NO4，APRIL1982、第676页的文章《Fiber－optic Instrument，for Temperatrue，Measurement》中曾介绍这种光纤温度传感器，其结构示意图1所示。

1、是传输光纤，2是砷化镓材料，3是外套管。虽然这种传感器也具有体积小，可靠性高，敏感等特点，但是由于这种光纤温度传感器的输出光功率与温度呈指数函数的关系，因此随着温度的升高，输出功率的变化愈来愈小，尽管人们在测量装置的二次仪表中加入了不少补偿装置，但仍然不能十分理想地解决这个问题以至当温度到150℃以上，其实用性就较差了。再者，这种砷化镓传感器对光源的波长有一定的要求，光源的光谱范围必须正好落在砷化镓吸收边的区域，而且透过砷化镓材料的光强随温度的升高，而减少，并且由于砷化镓的插入，吸收了一定的光强，因而在整个传输过程中有较大的光损耗。

本实用新型的目的，就是针对上述存在的问题提供一种体积小，重量轻，灵敏度高，结构简单，重复性好，价格便宜，抗干扰能力强，防爆，使用方便的新型光纤温度传感器。

本实用新型的技术方案是，采用一种和光纤折射率相匹配的高分子温敏材料，涂覆在二根焊接在一起的光纤外面。当温度变化时，涂复材料的折射率也发生变化，根据折射定律，入射角的正弦和折射角的正弦之比仅取决于两种介质的折射率即sinθ／sinθ＝n2／n1，当光从光密介质进入光疏介质时，其全反射的临界角θc仅与介质的折射率之比有关，即sinθc＝n2／n1随着温度的升高，温敏材料的折射率将变小。根据上述定律，可以得出光在光纤中传播的临界角变小，从而使光纤中满足全反射传播的光束增多，因此输出的光强增大，而输出的光功率与温度呈线性关系。与上述的砷化镓温度传感器相比，本实用新型的优点是温度与光强的光系更加直观。在传输过程中无插入损耗；而且对光源无特殊要求。本实用新型的温度测量范围为0℃－220℃，灵敏度为±0.2℃。

本实用新型的结构示意图如图2所示：

1－传输光纤，2－光纤反射面，3－高分子温敏材料涂层，4－外套管，5－光源，6－光电检测装置。

光源5发出的红外光，经光纤反射面2反射后传输给光电检测装置，在光纤反射面处由于高分子温敏材料涂的折射率随环境温度变化而发生变化，从而使光电检测装置接受光强发生变化。

本实用新型的实施例：

其传感头部位采用显微加工，将两根光纤熔接在一起，形成光纤反射面，使光能由一根光纤输入经该反射面后由另一根光纤输出。然后在反射面上涂覆一层高分子温敏材料，最后套装入套管，接上光源和光电检测装置，即可进行温度测量。