[發明專利]熒光光纖溫度傳感器光纖探頭及制備方法

有效

• 申請號: 201010176299.8
• 申請日: 2010-05-18
• 公開（公告）號: CN101825500A
• 公開（公告）日: 2010-09-08
• 發明（設計）人: 張文松;朱香平;趙衛
• 申請（專利權）人: 中國科學院西安光學精密機械研究所
• 主分類號: G01K11/32
• 分類號: G01K11/32
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 徐平

技術領域

本發明涉及一種光纖探頭及制備方法，具體涉及一種熒光光纖溫度傳感 器光纖探頭及制備方法，屬于光纖傳感技術領域。

背景技術

現有的光纖測溫技術主要基于光反射、光吸收、光干涉、光散射、熱輻 射等原理實現。

其中，基于光反射原理實現的光纖光柵溫度傳感器和光干涉原理實現的 光纖法泊溫度傳感器，都是基于波長變化解調出溫度變化信息，光纖解調儀 制造復雜，對所用分立器件性能要求高，制造成本高，而且其傳感器本身受 應力等其它因素的影響也很大，需要比較復雜的補償技術才能得到能實用的 溫度信息。

基于光纖拉曼散射的測溫技術，綜合了OTDR等技術，技術難度更大， 成本更高；基于熱輻射技術，適用于高溫測量，但其測量精度低，應用領域 很窄，通常只能實現非接觸測量；基于光吸收技術的光纖測溫儀，測量誤差 太大，測量可重復性差，受光強變化影響大，難以實用。

上述幾種類型的光纖溫度傳感器，其傳輸信號多用的光纖材料，通常采 用通信上使用的單模光纖，工作溫度只能在-50～85℃，無法承受高溫，這就 限制了其溫度測量范圍，光纖探頭封裝通常采用金屬或陶瓷材料，封裝尺寸 大，無法實現狹小范圍區域的溫度測量，更無法伸入被物體或設備內部實現 某一局部點的溫度測量。

發明內容

本發明提出了一種熒光光纖溫度傳感器光纖探頭及其制備方法，該光纖 探頭具有結構簡單、體積小、重量輕、測量精度高、測量范圍大，重復性好， 使用壽命長，抗化學腐蝕、抗電磁干擾等優點。

本發明的具體解決方案如下：

該熒光光纖溫度傳感器光纖探頭，包括傳光光纖，傳光光纖一段通過環 氧樹脂固定設置于連接頭內，另一段設置于保護套管內；設置于保護套管內 的光纖端面上設置有反射樹脂層，反射樹脂層上設置有熒光層；所述保護套 管與連接頭之間通過環氧樹脂密封連接。

以上所述反射樹脂層采用具有抗滲、導熱、耐高溫、耐久、透氣、耐老 化、透明度高，對光熱的吸收率低，對可見光具有穩定性反射性能，反射率 大于50％的樹脂，其中以硅酮樹脂為佳。

以上所述保護套管要求具有耐化學腐蝕，抗紫外輻射能力強，高絕緣強 度等特點，具體可選用玻璃套管、熱縮套管、硅樹脂玻璃纖維套管、硅橡膠 玻璃纖維套管、耐高溫套管、PVC熱縮套管、鐵氟龍管、防火高溫套管、硅 膠管、PVC套管、丙烯酸樹脂套管、聚四氟乙烯套管或PET伸縮編織網管等； 其中以黑色玻璃管為佳。

以上所述傳光光纖是單根石英包層型傳輸光纖、一束多組份玻璃光纖或 單根塑料光纖。

以上所述熒光層是稀土三基色熒光粉層、硫氧化釓鋱層或氟鍺酸鎂層。

以上所述環氧樹脂要求具有純度高、粘度低、色澤淺、無毒無味，有優 良的粘合性，耐化學腐蝕性及良好的電氣絕緣性能等特點。其中以采用353ND 雙組份膠，混合比A∶B為10∶1為佳。

以上所述連接頭要求具有良好的光學性能，適用于高密度應用環境，可 插拔次數大于1000次，具體可選用ST光纖連接頭、SC光纖連接頭、FC光 纖連接頭、LC光纖連接頭、MU光纖連接頭或SMA905光纖連接頭等。

該熒光光纖溫度傳感器光纖探頭的制備方法包括以下步驟：

1]將傳光光纖一端插入連接頭中并伸出，點膠固定；

2]固定后，把從連接頭伸出的傳光光纖全部截斷，并對傳光光纖被截斷的 端面進行研磨拋光處理；

3]在傳光光纖未插入連接頭的另一端面涂覆反射樹脂，形成反射樹脂層， 在反射樹脂層表面涂覆熒光粉，形成熒光層；

4]將未插入連接頭內的傳光光纖穿進保護套管中，套管穿至連接頭處，與 連接頭之間涂覆環氧樹脂固定，保護套管靠近熒光層一側的端面與熒光層之 間的垂直距離為5～10mm；超出部分截斷；

5]對保護套管靠近熒光層一側進行密封，形成熒光光纖溫度傳感器光纖探 頭。

本發明的優點在于：

本發明提出的熒光光纖溫度傳感器光纖探頭，可采用一束多組份玻璃光 纖進行信號傳輸，外加聚四氟乙烯等保護套管，可實現耐高溫、易彎曲等特 點；也可采用單根石英光纖，外加丙烯酸樹脂涂層，可實現耐高溫、細芯徑、 制造簡單等特點；也可采用塑料光纖，可實現常溫測量、細芯徑、低成本、 制造簡單等特點。