[發(fā)明專利]一種光纖溫度傳感器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510567946.0
• 申請(qǐng)日: 2015-09-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105203226B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-03-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姚勝利;許寧
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 飛秒光電科技（西安）有限公司
• 主分類號(hào): G01K11/32
• 分類號(hào): G01K11/32
• 代理公司: 深圳市科進(jìn)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44316
• 代理人: 宋鷹武

本發(fā)明提供一種光纖溫度傳感器，包括光收發(fā)模塊、傳輸光纖和光學(xué)溫度傳感元件，所述光收發(fā)模塊包括光源、光纖耦合器、起偏器以及溫度信號(hào)解調(diào)單元，所述光纖耦合器包括第一端口、第二端口和第三端口，所述第一端口直接接收所述光源發(fā)出的光，所述第二端口連接所述起偏器，所述第三端口連接所述溫度信號(hào)解調(diào)單元；所述傳輸光纖連接所述起偏器和所述光學(xué)溫度傳感元件；所述光學(xué)溫度傳感元件的光出射端面具有全反射膜。本發(fā)明提供的光纖溫度傳感器裝置簡(jiǎn)單、探測(cè)距離遠(yuǎn)且工作溫度范圍廣。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光纖傳感技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種光纖溫度傳感器。

背景技術(shù)

在戶外加油站、儲(chǔ)油庫(kù)進(jìn)行溫度探測(cè)時(shí)，為防止電氣設(shè)備引燃引爆油品，務(wù)必要求溫度探測(cè)器無(wú)源工作，因此，常常采用光纖溫度傳感器探測(cè)溫度。然而，傳統(tǒng)的光纖布拉格光柵傳感器(Fiber Bragg Grating,簡(jiǎn)稱FBG)傳感器對(duì)溫度的靈敏度較低，且解調(diào)裝置復(fù)雜，價(jià)格昂貴；熒光測(cè)溫傳感器的溫度探測(cè)距離較短；晶體吸收式光纖溫度傳感器由于晶體吸收的特性，在零度以下無(wú)法正常工作。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，解決傳統(tǒng)光纖溫度傳感器裝置復(fù)雜、探測(cè)距離短及工作溫度范圍窄等技術(shù)問(wèn)題。

本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問(wèn)題是采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

一種光纖溫度傳感器，包括光收發(fā)模塊、傳輸光纖和光學(xué)溫度傳感元件，所述光收發(fā)模塊包括光源、光纖耦合器、起偏器以及溫度信號(hào)解調(diào)單元，所述光纖耦合器包括第一端口、第二端口和第三端口，所述第一端口直接接收所述光源發(fā)出的光，所述第二端口連接所述起偏器，所述第三端口連接所述溫度信號(hào)解調(diào)單元；所述傳輸光纖連接所述起偏器和所述光學(xué)溫度傳感元件；所述光學(xué)溫度傳感元件的光出射端面具有全反射膜；所述光學(xué)溫度傳感元件是利用光傳輸載體的雙折射與溫度相關(guān)的特性實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度測(cè)量的元件，所述溫度信號(hào)解調(diào)單元包括光電探測(cè)器及信號(hào)處理系統(tǒng)；由光源發(fā)出的光經(jīng)光纖耦合器、光纖起偏器后成為線偏振光，線偏振光經(jīng)傳輸光纖傳輸后入射光學(xué)溫度傳感元件，線偏振光在光學(xué)溫度傳感元件的雙折射軸上的兩個(gè)分量受溫度影響后，其傳播常數(shù)發(fā)生變化，進(jìn)而導(dǎo)致兩束正交線偏振光在光學(xué)溫度傳感元件的雙折射軸上產(chǎn)生相位差，相位差調(diào)制了光強(qiáng)，調(diào)制后的線偏振光經(jīng)全反射膜全反射，經(jīng)保偏光纖、光纖起偏器、光纖耦合器的第三端口進(jìn)入溫度信號(hào)解調(diào)單元，由光電探測(cè)器探測(cè)到光強(qiáng)信息，再根據(jù)光強(qiáng)-相位差-溫度之間的關(guān)系確定被測(cè)溫度參量的溫度，并由溫度信號(hào)處理系統(tǒng)輸出被測(cè)參量測(cè)量結(jié)果。

本發(fā)明一較佳實(shí)施方式中，所述光學(xué)溫度傳感元件為光學(xué)晶體、雙折射光學(xué)玻璃或高雙折射率光纖。

本發(fā)明一較佳實(shí)施方式中，所述光學(xué)晶體為圓柱體或長(zhǎng)方體。

本發(fā)明一較佳實(shí)施方式中，所述雙折射光學(xué)玻璃為圓柱體或長(zhǎng)方體。

本發(fā)明一較佳實(shí)施方式中，所述光源是發(fā)光二極管、超輻射發(fā)光二極管或半導(dǎo)體激光器。

本發(fā)明一較佳實(shí)施方式中，所述光纖耦合器是單模光纖耦合器、多模光纖耦合器或保偏光纖耦合器。

本發(fā)明一較佳實(shí)施方式中，所述起偏器為光纖起偏器。

本發(fā)明一較佳實(shí)施方式中，所述傳輸光纖為保偏光纖。

本發(fā)明一較佳實(shí)施方式中，所述保偏光纖為熊貓光纖或橢圓光纖。

相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供的光纖溫度傳感器的溫度信號(hào)采用光纖傳輸，傳輸距離遠(yuǎn)，可達(dá)到400米至數(shù)公里遠(yuǎn)；光學(xué)溫度傳感元件作為傳感頭，其封裝尺寸小，現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試簡(jiǎn)易方便；溫度信號(hào)解調(diào)單元的解調(diào)電路簡(jiǎn)單可靠，不會(huì)對(duì)外界產(chǎn)生各種電磁波信號(hào)，因此不會(huì)干擾其他類似元器件；并且，本發(fā)明提供的光纖溫度傳感器的工作溫度范圍寬，在零下40攝氏度至250攝氏度之間。