[發明專利]基于光纖輻射致衰減溫度特性的多點測量溫度傳感器

無效

• 申請號: 201210279012.3
• 申請日: 2012-08-07
• 公開（公告）號: CN102901582A
• 公開（公告）日: 2013-01-30
• 發明（設計）人: 金靖;徐嬈美;徐小斌;宋鏡明;郭建華;宋凝芳
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01K11/32
• 分類號: G01K11/32
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 趙文利

技術領域

本發明涉及一種基于光纖輻射致衰減溫度特性的多點測量溫度傳感器，屬于光纖傳感器技術領域。

背景技術

溫度場的分布測量在現代工業系統和工程應用中占有重要地位。典型的分布式光纖溫度傳感器，能夠在整個連續的光纖長度上以連續函數形式測量出光纖長度變化上各點的溫度值。目前光纖布拉格光柵（FBG）溫度傳感器是現在應用最廣泛的分布式溫度傳感器之一。

光纖布拉格光柵溫度傳感器是通過精密工藝在光纖中進行雕刻，使光纖內的折射率成周期性分布，形成光纖布拉格光柵（FBG）。當外界因素變化時，光纖光柵的有效折射率和光柵常數會發生變化，從而導致FBG特征波長的變化，因此光纖光柵溫度傳感器是利用布拉格波長對溫度的敏感特性而制成的一種光纖傳感器。但光纖布拉格光柵溫度傳感器采用波長調制，導致解調系統復雜，以及容易引起溫度-應力交叉感應的問題。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有的光纖溫度傳感器存在的制造工藝較復雜、信號解調系統輻照、測量的穩定性較差等技術問題，提出一種基于光纖輻射致衰減溫度特性的多點測量溫度傳感器。通過采用基于光纖輻射致衰減溫度特性的多點測量溫度傳感器能夠同時監測被測系統的多個測量點的溫度變化，并且可以準確地分辨出每一個測量點的溫度。并在此基礎上可以通過控制光開關在各個測量光路間切換以實現傳感器的時分復用。

基于光纖輻射致衰減溫度特性的多點測量溫度傳感器，包括光源、光分路器、N條參考光路通道、N條測量通道、敏感光纖傳感頭、雙通道光功率計、計算機；

光源發出光信號，光信號輸入至光分路器，光分路器將光信號進行分光，分成強度相等的2N束，其中N束光依次輸入至N條參考光路通道，N束光依次輸入至N條測量通道，參考光路通道采用通信光纖，每個測量通道包括通信光纖和敏感光纖傳感頭，敏感光纖傳感頭由經過輻射處理的敏感光纖和用于纏繞、固定敏感光纖的金屬裝置組成，敏感光纖傳感頭兩端用通信光纖熔接。一條參考光路通道和一條測量通道作為一個測試組，一個測試組內，測量通道和參考光路通道的長度相同，經過的空間位置一致，在測量通道內的敏感光纖傳感頭處，參考通道的通信光纖從旁路通過，一個測試組中兩束光分別輸入至雙通道光功率計的兩個通道內，每個雙通道光功率計獲取一個測試組的測量通道內測量光路和參考光路通道內參考光路的輸出光功率，雙通道光功率計與計算機連接，雙通道光功率計將其采集到的輸出光功率輸出至計算機，計算機對輸出光功率進行采集、存儲、處理和顯示，將處理的結果以溫度的形式顯示出來。

基于光纖輻射致衰減溫度特性的多點測量溫度傳感器，包括光源、光分路器、1條參考光路通道、N條測量通道、敏感光纖傳感頭、雙通道光功率計、計算機；

光源發出光信號，光信號輸入至光分路器，光分路器將光信號進行分光，分成強度相等的N+1束，其中1束光輸入至1條參考光路通道，N束光依次輸入至N條測量通道，參考光路通道采用通信光纖，包括通信光纖和敏感光纖傳感頭，敏感光纖傳感頭由經過輻射處理的敏感光纖和用于纏繞、固定敏感光纖的金屬裝置組成，敏感光纖傳感頭兩端用通信光纖熔接。N條測量通道和1條參考光路通道分別輸入至雙通道光功率計的通道內，雙通道光功率計獲取測量通道內測量光路和參考光路通道內參考光路的輸出光功率，雙通道光功率計與計算機連接，雙通道光功率計將其采集到的輸出光功率輸出至計算機，計算機對輸出光功率進行采集、存儲、處理和顯示，將處理的結果以溫度的形式顯示出來。

本發明的優點在于：

（1）能夠同時監測被測系統的多個測量點的溫度變化，并且可以準確地分辨出每一個測量點的溫度；

（2）可以通過控制光開關在各個測量光路間切換以實現傳感器的時分復用；

（3）本發明是利用輻射導致的光纖中色心對光吸收的溫度敏感性進行傳感，而色心光吸收本質上不受應力等其他因素影響，具有很強的抗干擾能力；

（4）可以通過增加輻射劑量和光纖長度等方法使光纖中的色心數目增加，進而實現高精度。

附圖說明

圖1是本發明第一種方案的結構示意圖；

圖2是本發明敏感光纖傳感頭的制作過程示意圖；

圖3是本發明第二種方案的結構示意圖；

圖4是本發明第三種方案的結構示意圖。

圖中：

1—光源????????????2—光分路器????????????3—測量通道

4—敏感光纖傳感頭??5—雙通道光功率計??????6—計算機

7—參考光路通道????8—光開關