[發(fā)明專利]雙金屬片型光纖微彎溫度傳感器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810065174.0
• 申請(qǐng)日: 2008-01-11
• 公開（公告）號(hào): CN101216351A
• 公開（公告）日: 2008-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李學(xué)金
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳大學(xué)
• 主分類號(hào): G01K5/62
• 分類號(hào): G01K5/62;G01L1/24;G01D5/26
• 代理公司: 深圳市科吉華烽知識(shí)產(chǎn)權(quán)事務(wù)所
• 代理人: 胡吉科

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種溫度傳感器，特別是涉及一種利用雙金屬片的溫度特征和光纖微彎損耗的雙金屬片型光纖微彎傳感器。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)的測(cè)溫傳感器，如熱敏電阻和熱電偶在強(qiáng)電場(chǎng)、強(qiáng)磁場(chǎng)下，會(huì)受到很大的影響，同時(shí)不宜遠(yuǎn)距離測(cè)量，這樣會(huì)帶來(lái)有很大的偏差，不利于在防爆場(chǎng)合使用。而光纖溫度傳感器具有諸多優(yōu)點(diǎn)，受到人們的關(guān)注。如光纖光柵溫度傳感器，人們研究的較多，光纖光柵解調(diào)成本較高，應(yīng)用受到限制。

光纖微彎傳感器是1980年J.N.Fields和J.H.Cole首次提出的，屬于光強(qiáng)調(diào)制型光纖傳感器。它的工作原理是基于光纖的彎曲而產(chǎn)生的光強(qiáng)損耗。當(dāng)光纖彎曲時(shí)，發(fā)生模式耦合，導(dǎo)模散射為輻射模，從而產(chǎn)生彎曲損耗。光纖微彎傳感器除了有一般光纖傳感器所具有的靈敏度高、抗電磁干擾、耐腐蝕、本質(zhì)安全等的優(yōu)點(diǎn)以外，還有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、所需部件少、造價(jià)低、容易裝配等優(yōu)點(diǎn)。特別是利用光時(shí)域分析儀技術(shù)還能組成分布式光纖測(cè)試系統(tǒng)，具有非常重要的應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。

熱雙金屬片是一種用于實(shí)現(xiàn)溫度控制的比較簡(jiǎn)單的自控元件。它由兩層熱膨脹系數(shù)不同的金屬(或合金)組成。膨脹系數(shù)大的一層為主動(dòng)層，熱膨脹系數(shù)小的一層稱為被動(dòng)層。熱雙金屬片受熱時(shí)，主動(dòng)層自由膨脹的長(zhǎng)度大于被動(dòng)層，但由于兩層牢固地結(jié)合在一起，使熱雙金屬片彎曲成弧形。冷卻時(shí)則相反。利用熱雙金屬片在溫度變化時(shí)彎曲的特點(diǎn)，能起到控制和調(diào)節(jié)溫度的作用，達(dá)到自動(dòng)控制的目的。

雙金屬溫度計(jì)應(yīng)用于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)溫度需自動(dòng)控制和報(bào)警?？梢灾苯訙y(cè)量各種生產(chǎn)過(guò)程中的-80℃-+500℃范圍內(nèi)液體、蒸汽和氣體介質(zhì)溫度。

中國(guó)發(fā)明專利CN95204281.9公開了一種“采用雙金屬片作為感溫元件的溫度計(jì)”，其是利用一絲軸和指針構(gòu)成指針式溫度表，缺點(diǎn)不便于溫度信號(hào)的選取，不利于分布式測(cè)量。

中國(guó)專利93244153.X公開了一種“數(shù)字式雙金屬片光纖溫度傳感器”，其特點(diǎn)是探測(cè)頭為雙金屬片，與其相連的柵盤，分置在柵盤上下的兩根輸入光纖及兩根輸出光纖組成的測(cè)溫單元，由兩個(gè)光探測(cè)器及判相倍頻電路組成的檢測(cè)單元。由于是利用兩組透鏡將光纖的輸出光聚焦在柵盤上成兩個(gè)光點(diǎn)，缺點(diǎn)是體積大，調(diào)試?yán)щy，穩(wěn)定性差。

中國(guó)專利申請(qǐng)200310111511.2公開了一種“微彎光纖溫度傳感器”，該微彎光纖溫度傳感器，在溫度變化時(shí)，溫度感應(yīng)器的幾何尺寸因?yàn)闊崦浝淇s發(fā)生變化而推動(dòng)光纖微彎變形器運(yùn)動(dòng)，改變信號(hào)光纖的彎曲程度，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)光纖中光強(qiáng)的調(diào)制，其缺點(diǎn)是靈敏度低，體積大等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種利用熱雙金屬片在溫度變化時(shí)發(fā)生彎曲，以及光纖彎曲時(shí)產(chǎn)生光強(qiáng)損耗，溫度變化通過(guò)雙金屬片的作用改變光纖彎曲損耗的雙金屬片型光纖微彎溫度傳感器。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：提供一種雙金屬片型光纖微彎溫度傳感器，其包括光纖微彎變形器，一夾在該光纖微彎變形器中間的信號(hào)光纖以及一雙金屬片，該雙金屬片與該光纖微彎變形器接觸。

本發(fā)明解決進(jìn)一步技術(shù)問(wèn)題的方案是：該光纖微彎變形器包括兩塊齒尖相對(duì)設(shè)置的變形齒。

本發(fā)明解決進(jìn)一步技術(shù)問(wèn)題的方案是：該雙金屬片作為測(cè)溫元件，其包括兩層熱膨脹系數(shù)不同的金屬或者合金。

本發(fā)明解決進(jìn)一步技術(shù)問(wèn)題的方案是：該雙金屬片感應(yīng)溫度的變化，而推動(dòng)該光纖微彎變形器產(chǎn)生位移，改變信號(hào)光纖的彎曲程度。

本發(fā)明解決進(jìn)一步技術(shù)問(wèn)題的方案是：該雙金屬片呈碟狀，且與該光纖微彎變形器接觸。

本發(fā)明解決進(jìn)一步技術(shù)問(wèn)題的方案是：該雙金屬片呈懸臂梁結(jié)構(gòu)與光纖微彎變形器接觸。

相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的雙金屬片型光纖微彎溫度傳感器雙金屬片隨著溫度變化而彎曲和伸展，產(chǎn)生撓度變化，雙金屬片作用于光纖光纖微彎變形器，雙金屬片的撓度變化轉(zhuǎn)化為作用于光纖微彎變形器，使光纖微彎變形器產(chǎn)生位移，從而改變光纖的彎曲損耗。這樣將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)化為光信號(hào)，通過(guò)光纖傳輸，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)端測(cè)量，并且精度高，可靠性好。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的雙金屬片型光纖微彎溫度傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明的雙金屬片型光纖微彎溫度傳感器的另一結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明提供了一種雙金屬微彎光纖溫度傳感器1，其包括由兩塊具有相對(duì)設(shè)置的兩個(gè)變形齒構(gòu)成的光纖微彎變形器12，一夾在該光纖微彎變形器12中間的信號(hào)光纖13，以及一由兩層熱膨脹系數(shù)不同的金屬(或合金)組成的雙金屬片11，該雙金屬片11與該光纖微彎變形器12接觸。