[發明專利]利用光纖光柵傳感器的溫度測定裝置

有效

• 申請號: 201980050358.6
• 申請日: 2019-08-09
• 公開（公告）號: CN112567219B
• 公開（公告）日: 2023-07-28
• 發明（設計）人: 李錦錫
• 申請（專利權）人: FBG韓國公司
• 主分類號: G01K11/3206
• 分類號: G01K11/3206;G01K1/08;G01D21/02
• 代理公司: 北京銀龍知識產權代理有限公司 11243
• 代理人: 金鮮英;張敬強

本發明涉及利用光纖光柵傳感器的溫度測定裝置，本發明包括：光纖，使一部分旋轉一次來在以預設直徑形成的環部卷繞一圈以上并維持規定的形狀；外罩，在內部配置上述光纖；以及光纖光柵傳感器，設置于上述光纖中的形成直線的部分，從而，即使因外部溫度變化而導致外罩發生變形，也防止在外罩內部隔開規定距離配置的光纖及光纖光柵傳感器的變形，由此，能夠以沒有溫度誤差的方式精密地測定溫度。

技術領域

本發明涉及利用光纖光柵傳感器的溫度測定裝置，更詳細地，涉及如下的利用光纖光柵傳感器的溫度測定裝置，即，根據溫度等的外部條件變化，檢測從各個光柵反射的光的波長的變化來測定溫度。

背景技術

通常，光纖傳感器(optical?fiber?sensor)利用經過光纖的光的強度、光纖的折射率及長度、模式以及偏光狀態的變化等來推定被測定量的傳感器。

光纖的主要成分由石英玻璃形成，光纖傳感器由作為光纖中心的芯部分和作為用于保護中心的保護層的覆蓋部分，上述芯部分以稍微提高折射率的方式添加鍺。

向光纖芯入射的光在折射率高的芯層與折射率低的覆蓋層的邊界面反射并沿著光纖維芯部分傳播。

上述光纖傳感器根據用途，分為強度型、相位型、衍射光柵型、模式調制型、偏振型、分布測定型等，提供電壓、電流、溫度、壓力、應變、旋轉率、音響、氣體濃度等多種測定值。

光纖傳感器可以測定超精密寬帶，不受到電磁波的影響，遠程測定輕松，傳感器部不使用電，通過硅膠材質的卓越的耐腐蝕性，幾乎不受到使用環境的限制。

在光纖傳感器中的代表為光纖光柵傳感器(Fiber?Bragg?Grating?Sensor，以下稱之為“光纖光柵傳感器”)型的光纖傳感器。

光纖光柵傳感器為如下的傳感器，即，在一束光纖，沿著規定的長度刻上多個光纖布拉格光柵之后，利用根據溫度或強度等的外部條件變化，從各個光柵反射的光的波長改變的特性。

因此，在光纖光柵傳感器中，當因向形成有光柵(grating)的光纖施加物理的力而發生變形時，在光柵中的光折射發生變化，測定這種折射變化來測定光纖的變形率，由此，測定光纖固定的結構物的變形率來得知作用于結構物的負荷及應力。

而且，光纖光柵傳感器為如下的檢測傳感器，即，在光纖內，當光從折射率高的物質向折射率低的物質傳播時，利用在上述邊界面中均反射規定角度內的光的全反射的原理來檢測變形率、角度、加速度、位移、溫度、壓力變化等。

例如，本申請人在以下的專利文獻1及專利文獻2等揭示利用光纖光柵傳感器的技術并進行申請來授權。

另一方面，在現有技術的利用光纖光柵傳感器的測定裝置中，向直線型的保護管內部插入配置有光纖光柵傳感器的光纖，保護管兩端部與固定部件相結合來固定光纖，從而，通過固定部件，保護管內部的光纖不會因外部的應力而發生變形。

因此，在現有技術的利用光纖光柵傳感器的測定裝置中，為了可以實現準確地計測，外部的溫度只能通過保護管來向內部的光纖傳遞，根據溫度變化，僅有保護管的光纖發生變形。

通常，光纖布拉格光柵(Fiber?Bragg?Grating，FBG)傳感器的變形范圍為極微細的－0.5nm至+0.5nm。

但是，在現有技術的利用光纖光柵傳感器的測定裝置中，根據外部溫度的變化，保護管拉伸或縮短，隨著通過固定部件固定光纖，與保護管的伸縮變化聯動而發生光纖也將伸縮的現象。

如上所述，在光纖伸縮變形的情況下，除基于外部溫度的變形值之外，還存在基于伸縮的誤差值，因此，發生測定值的誤差。

圖1為現有技術的利用光纖光柵傳感器的測定裝置的結構圖，圖2為例示將光纖維彎曲的狀態的圖。