[其他]光導纖維絲式便攜型可彎伸高溫傳感器探桿

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 101985000000855
• 申請日: 1985-04-01
• 公開（公告）號: CN85100855B
• 公開（公告）日: 1986-09-24
• 發(fā)明（設計）人: 郝天佑;周鳳山;王為人;薛秀琴;胡繼伍
• 申請（專利權(quán)）人: 北京鋼鐵學院
• 代理公司: 北京華誼知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 劉建民

光導纖維絲式便攜型可彎伸高溫傳感器探桿突破了多年來人們所沿用的以束式光導纖維和束式分光式分叉比色耦合或調(diào)制技術(shù)為測溫特征的方法，而采用單絲光導纖維和雙色差動光電耦合技術(shù)，使測溫精度提高、測溫裝置簡化，重量顯著減小，從而實現(xiàn)了便攜型可彎伸高溫測溫計的制作及高溫液態(tài)金屬冶煉和注流溫度的非接觸測量。

本發(fā)明屬于光導纖維測溫技術(shù)

當今采用的光導纖維高溫測溫計，不管是國外發(fā)表的專利（GB 1589531、US 4037473、GB 2109472、EP 64609）還是國內(nèi)買進的產(chǎn)品（日本千野公司IR-QF型光導纖維測溫計），其中關(guān)鍵部件高溫傳感器所采用的光導纖維皆為光導纖維束，并且不是采用復雜的束式分光或分叉比色耦合，就是采用復雜的調(diào)制技術(shù)，因而部件繁多、儀器笨重（如IR-QF）型光導纖維測溫計重11公斤），有的還需水冷或風冷，難以制成輕巧便攜式高溫測溫計，更難實現(xiàn)對高溫液態(tài)金屬及澆注流股溫度的非接觸測量。此外，由于采用束式光導纖維與石英透鏡耦合，耦合光路不佳，光導纖維束中絲股斷裂無法查覺，調(diào)制或分光、分叉比色耦合制造技術(shù)較難，成本較高。

為克服現(xiàn)有技術(shù)之不足，本發(fā)明采用單絲光導纖維〔11〕及其與石英透鏡〔7〕耦合和雙色差動光電耦合，結(jié)構(gòu)簡單，重量減小（由該發(fā)明所制成的高溫測溫計重0.5～1公斤），無需水冷或風冷，從而制成光導纖維絲式便攜型可彎伸高溫測溫計，實現(xiàn)了對高溫液態(tài)金屬爐內(nèi)取樣（如轉(zhuǎn)爐、平爐和電弧爐煉鋼）、爐內(nèi)金屬表面（如感應爐內(nèi)熔體）和注流（如鋼水澆注和鐵水流股）溫度的非接觸測量。此外，由于采用單絲，單絲與透鏡耦合光路合理，斷絲易于查覺，雙色差動光電耦合漂移較小，使測溫結(jié)果更為可靠。因為非分光、非分叉和非調(diào)制的雙色差動光電耦合器制做簡便，單絲省料又易加工，故由本發(fā)明制做的高溫測溫計具有顯著的經(jīng)濟效益。由于單絲直徑較小（0.15～0.5mm），且距離系數(shù)R較大（R＝L/D＝15～20，式中L-光導纖維絲前端至被測物體的距離，D-被測物體圓平面直徑），與國外同類產(chǎn)品相比，在相同測試距離下，可測定較小目標的溫度。為排除周圍介質(zhì)干擾，逼近液態(tài)金屬（10cm）測溫，而又防止金屬噴濺，在透鏡耦合器〔5〕前端裝有一個防濺體〔1〕，在防濺體〔1〕內(nèi)裝有一個可更換的尺寸為φ8.5×0.5～5mm防濺石英片〔2〕。由于石英光導纖維絲較細，便于彎曲，在探桿〔8〕之間靠近探頭一端焊有一段長100-200mm的蛇形管〔10〕，以便彎曲使用。內(nèi)探桿〔8〕可在外探桿〔21〕中作800～1600mm距離的伸縮以滿足測溫的需要。為保證光導纖維絲〔11〕前端透鏡耦合器和后端雙色差動光電耦合器合理耦合，光導纖

絲前端至透鏡〔7〕的距離L_f應由L_f＝1.2～2f（f為透鏡焦距）確定，光導纖維后端面至前濾波片〔14〕的距離L₀應以L₀= R₀/tg(ArcSinN·A·) ，確定，式中R₀為前濾波片〔14〕的半徑，N·A為光導纖維絲的數(shù)值孔徑。

本發(fā)明的裝配如圖1-4所示。圖1為防濺體〔1〕，透鏡耦合器〔5〕和光導纖維絲〔11〕的裝配示意圖。圖2為雙色差動光電耦合器的裝配示意圖。圖3為圖1和圖2的裝配示意圖。圖4為總體裝配示意圖。圖中：1-防濺體，2-防濺石英片，3-防濺石英片頂圈，4-探桿連接套，5-光纖透鏡耦合器，6-透鏡頂圈，7-石英透鏡，8-內(nèi)探桿，9-光導纖維前端粘結(jié)孔，10-蛇形管，11-單絲光導纖維，12-光導纖維后端粘結(jié)孔，13-雙色差動光電耦合器外殼，14-前濾波片，15-前硅光電池，16-后濾波片，17-后硅光電池，18-銅質(zhì)光電轉(zhuǎn)換器座，19-差動放大器，20-松緊螺套，21-外探桿，22-手柄，23-接線插座。