[实用新型]接触式光纤测温头

说明书

本实用新型涉及一种接触式温度测量探头。

目前公知的接触式高温测量探头多是用铂铑热电偶、钨铼热电偶等，其结构是：在耐高温材料护套中放入热电偶丝，用导线将热电势传给二次仪表进行温度测量。

但是，热电偶丝很细，在高温下会因溅射而使用寿命不长；在有强电磁场的环境下工作容易受干扰；在用金属护套情况下，易产生电气短路故障。

本实用新型的目的是提供一种测量精度高、寿命长、抗电磁干扰且不存在电气短路问题的接触式光纤测温头。

本实用新型的原理是根据黑体热辐射与温度的关系，利用光纤和光电转换元件作传感器来实现温度测量，从而提供一种接触式光纤测温头。

本实用新型是这样实现的：该测温头由辐射头和传感头组成，辐射头是一个端头封闭的管状腔体，该腔体的开口端与传感头轴向连接，传感头至少包括光栏管、光纤、光纤套、支承套、红外滤光片和光电转换元件，其中光栏管的一端开口，另一端有一个位于光栏管轴心上的锐边园孔，作为辐射头黑体腔的热辐射输出口，光纤通过光纤套和支承套设置在光栏管的轴线上，光纤的一端与位于光栏管的轴心的光栏孔轴向相隔一定距离，光纤的另一端与红外滤光片也轴向相隔一定距离。红外滤光片的作用是滤除热辐射中的可见光，免除可能出现的光干扰，此滤光片紧贴于光电转换元件的光敏面上，且滤光片、光电转换元件的中心位于上述光栏孔、光纤形成的光轴上，光电转换元件通过上述设置获取信号并通过其输出端输出电信号。

上述测温头获取的电信号可进一步送入前放电路放大并传送到二次仪表进行显示和控制。

上述测温头中光纤靠近滤光片一端与滤光片的距离，等于或略小于光电转换元件的光敏面直径，以便能充分吸收光纤传送的热辐射信号。

在制造和装配上述的接触式光纤测温头时，最好辐射头与光栏管同轴连接。

上述测温头的辐射头通过与其套接的一端具有外螺纹的腔套和具有内螺纹的锁紧轮以及光栏管上的一个凸缘与光栏管连接。

在上述的接触式光纤测温头中，腔套是用高温胶粘在辐射头的开口端，且腔套与辐射头同轴。

在上述的接触式光纤测温头中，光纤可插入光纤套并在它们之间用胶粘结，以便保护光纤及加工光纤端面。

在上述的接触式光纤测温头中，光纤套与支承套之间也可用胶粘接连接，以便固定支承光纤。

为了保证光纤的集光能力，光纤的垂直于光纤光轴的两个端面需要与光纤套的两端齐平，并进行光学抛光。

本实用新型的辐射头，也可以直接与光栏管连接，其具体做法是：在辐射头的开头端和光栏管的光栏孔端依次分别加工出相配的内螺纹和外螺纹，将辐射头与光栏管直接用螺纹旋接。

在上述的接触式光纤测温头中，支承套的中心孔固定装配光纤套，并且该支撑套的前端插入光栏管的开口端，其后端插入一个用于设置前放电路板的前放套，该支承套与光栏管和前放套的内径紧密配合。

支承套可采用如环氧树脂玻璃纤维棒、布胶棒、陶瓷、耐高温塑料等隔热材料，以便于高温情况下使用，该支承套也可以采用金属材料。

另外，上述的接触式光纤测温头的传感器还可与前放套进一步连接，以便于对本实用新型的测温头进一步与一个前级放大电路进行电气连接，其连接方法是：传感器的后端通过连接套与前放套连接，其中，在光栏管的后端管壁上，以及前放套的前端管壁上分别开有通孔，在相应于这些通孔的位置上支承套开有螺孔，以便螺钉穿过连接套上的通孔进行连接。

上述用来放置前放电路的前放套后端装一个端盖，端盖上开孔插入和固定航空插座以便通过电缆与二次仪表连接。

为了增加前放电路的稳定可靠在完成前放电路板与光电转换元件及航空插座的电气连接之后，用绝缘树脂灌填并固化前放电路板与前放套之间的空隙。

由于采用本实用新型的上述方案，在测量高温时避免使用铂铑等稀贵金属。因为所测热辐射是在密闭的黑体腔中传送的，不会受到被测温场与测温头之间环境污染的干扰，这保证了测量的准确可靠。而且，由于热辐射是与温度的4次方成正比的，因此，所测温度越高，信号就越强，测量精度就能更高，因此只要辐射头能够承受的温度本实用新型都能测出，于是测温上限就可以大大超过铂铑热电偶的测量极限，扩大了应用范围。

铂铑热电偶是用很细的丝状物构成的结点测温。在高温时，金属都有溅射，因此铂铑热电偶在高温下通常寿命都较短，而本实用新型没有这样的问题，因而寿命很长。

由于光纤不受电磁场干扰，因此在有强电磁场存在的环境中，本实用新型的测量结果不受影响。