專利名稱：強度調(diào)制型光傳感溫度監(jiān)測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型發(fā)明屬于溫度監(jiān)測技術(shù)，涉及光電傳感遠距離溫度監(jiān)測裝置。
背景技術(shù)：
溫度傳感技術(shù)是工業(yè)生產(chǎn)以及日常生活中應(yīng)用最為廣泛的傳感技術(shù)之一，利用溫度傳感技術(shù)進行溫度的測量和監(jiān)控在工業(yè)生產(chǎn)以及日常生活中具有極其重要的意義。目前應(yīng)用較為廣泛的溫度監(jiān)測技術(shù)主要運用接觸式電傳感技術(shù)，例如熱電偶式、熱電阻式、集成電路式等溫度傳感技術(shù)。但是這些技術(shù)在有些情況下應(yīng)用存在一定困難，例如在超高壓輸電設(shè)備、易燃易爆物品、導(dǎo)電物體等領(lǐng)域。在超高壓輸電設(shè)備的溫度監(jiān)測中，由于處于強電磁場中，一般的接觸式電傳感測溫方法難以解決絕緣問題和電磁干擾問題。在易燃易爆物品的溫度監(jiān)測中，由于電傳感方式容易引起電火花而導(dǎo)致危險。在導(dǎo)電物體的溫度監(jiān)測中，由于測溫體物性的影響導(dǎo)致溫度測量的準確性下降。
下面以超高壓輸電線路為例，詳細說明現(xiàn)有溫度監(jiān)測技術(shù)的一些缺點。在超高壓輸電線路中，由于高壓電開關(guān)或者變壓器等電氣設(shè)備，因某些原因會產(chǎn)生大量熱量，如果不能及時處理會導(dǎo)致高壓開關(guān)或變壓器被燒毀，從而導(dǎo)致事故的發(fā)生，造成重大經(jīng)濟損失。因此對高壓電開關(guān)觸點和變壓器等設(shè)備進行溫度監(jiān)控非常重要。但是由于需要進行溫度監(jiān)控的環(huán)境處于強電磁場中，一般的接觸式測溫方法難以解決絕緣問題和電磁干擾問題。采用非接觸式紅外輻射測溫法，測量結(jié)果易受環(huán)境影響，成本很高，而且不適合在高壓開關(guān)柜等情況中使用。中國專利申請?zhí)枮?2112192.3名稱為“光電式溫度監(jiān)測裝置”。將一個光路構(gòu)件固定安裝在一個由兩種熱膨脹系數(shù)不同的材料構(gòu)成的感溫構(gòu)件上，光路構(gòu)件可以是構(gòu)成直射光路的光束發(fā)射器和光束接收器也可以是構(gòu)成反射光路的光束發(fā)射器和光束接收器與反射鏡的組合。從發(fā)射器發(fā)射的一束光照射在接收器上并被其接收，或者從發(fā)射器發(fā)射的一束光照射到反射鏡上，被反射到接收器中接收，通過接收器輸出光信號與處理裝置連接。感溫構(gòu)件會隨測溫點的溫度變化而導(dǎo)致光路偏離，二者存在一定關(guān)系，從接收器接收到的光功率的大小能指示出偏離量的大小，因而能測得被測物體的溫度。利用全光學(xué)方法進行溫度測量和信號傳遞，較好地解決了強電磁場中的絕緣和干擾等問題。但是由于感溫構(gòu)件兩端固定安裝在連接件上，其傳感溫度不夠靈敏，而且不利于對測溫點大范圍的溫度變化實現(xiàn)更高精度的測量。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型發(fā)明提供一種強度調(diào)制型光傳感溫度監(jiān)測裝置，能克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點，進一步簡化結(jié)構(gòu)，減小了測溫傳感器的體積，且使傳感溫度更為靈敏，對測溫點大范圍的溫度變化可以實現(xiàn)更高精度的測量。
為了實現(xiàn)上述目的，其技術(shù)方案是包括與上述專利一樣的光路構(gòu)件，由兩種熱膨脹系數(shù)不同的材料構(gòu)成的支架型或雙金屬片型的感溫構(gòu)件，以及信號處理裝置。結(jié)構(gòu)特點是將感溫構(gòu)件懸臂連接在支架上，且將安裝在感溫構(gòu)件上的光衰減構(gòu)件放置在光路構(gòu)件構(gòu)成的光路中，從光束發(fā)射器發(fā)射的光束經(jīng)過光衰減構(gòu)件的衰減被接收器接收，通過接收器輸出光信號至處理裝置，實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換、信號放大、數(shù)據(jù)處理、記錄顯示或報警等功能，可按接收到光信號的強弱指示對被測物體的溫度進行高精度的測量監(jiān)測。
光衰減構(gòu)件可以為由光不能透射的物質(zhì)制成的遮光片構(gòu)成或者由產(chǎn)生透射光衰減的光衰減片構(gòu)成。感溫構(gòu)件帶動遮光片移動改變了光路的通光面積，從而產(chǎn)生了光功率的衰減。遮光片可以由各種光不能透射的物質(zhì)制成，更為方便的是可以直接由感溫構(gòu)件的一部分構(gòu)成。光衰減片可以為固定衰減率的衰減片也可以為沿著一個方向衰減率變化的可變式光衰減片。當感溫構(gòu)件使得可變式光衰減片的位置發(fā)生變化，光路通過可變式光衰減片的不同位置而產(chǎn)生不同的衰減率，同樣可以到達對被測物體測溫的效果。
裝置中雖然感溫構(gòu)件和光路構(gòu)件的結(jié)構(gòu)形式有多種選擇，但出自同樣的構(gòu)思，測溫原理和方法相同。
發(fā)明創(chuàng)造的有益效果(1)本裝置將光衰減構(gòu)件與感溫構(gòu)件相結(jié)合，感溫構(gòu)件懸臂安裝，使感溫構(gòu)件熱膨脹變形更為靈敏，導(dǎo)致光衰減構(gòu)件在光路中移動，致使光信號功率的改變，通過光信號傳遞，對測溫點大范圍的溫度變化實現(xiàn)更高精度的測量；(2)本裝置完全解決了強電磁場中的絕緣、干擾問題，易燃易爆物品的安全問題，測量準確性問題等等，使得本裝置適用于各種情況下對溫度的精確測量和可靠的監(jiān)控。


圖1是例1的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是例2的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是例3的結(jié)構(gòu)不意圖；圖4是例4的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
參照附圖詳細說明技術(shù)方案的實施例。
例1如圖1所示，構(gòu)成光路構(gòu)件的發(fā)射器4和接收器7分別通過連接件3和連接件8固定安裝在底座13上，光衰減構(gòu)件12安裝在雙金屬片感溫構(gòu)件5上，光衰減構(gòu)件12被放置在光路構(gòu)件構(gòu)成的光路中，感溫構(gòu)件5懸臂固定安裝在底座13上。入射光1經(jīng)由光纖2由發(fā)射器4轉(zhuǎn)化為光束6，經(jīng)過光衰減構(gòu)件12照射到接收器7上；雙金屬片感溫構(gòu)件5與測溫點接觸或盡量靠近，接收器7接收到的光信號通過光纖10傳輸?shù)教幚硌b置9。處理裝置具有光電轉(zhuǎn)換、信號放大、數(shù)據(jù)處理、記錄顯示、報警等功能裝置。當測溫點的溫度發(fā)生變化時，雙金屬片感溫構(gòu)件5的溫度會隨之改變，由于雙金屬片內(nèi)熱膨脹產(chǎn)生的應(yīng)力導(dǎo)致雙金屬片產(chǎn)生一定量的彎曲，且溫度變化量與彎曲度之間存在一定的線性關(guān)系。由雙金屬片彎曲帶動光衰減構(gòu)件12在光路中移動，光衰減構(gòu)件12部分擋住或者衰減了光束6，并且隨著光衰減構(gòu)件12的位置變化，光束6被接收器7所接收到光功率的強弱會隨之改變。因此，測試從接收器7中接收到的功率大小，可以確定出被測體的溫度變化量，經(jīng)過定標之后即可測得被測體的溫度值。由于光信號的強弱直接反映了被測物體的溫度，因此只需要對接收到的光功率強弱進行檢測，從而得出被測物體的溫度，達到溫度監(jiān)測或監(jiān)控的目的。綜上可知，感溫構(gòu)件懸臂安裝，使感溫構(gòu)件熱膨脹變形更為靈敏，可以對被測物體的大溫度變化范圍進行直接的更高精度的測量而不需要增加接收器的個數(shù)。測量溫度的精度主要依賴于光功率的探測精度以及雙金屬片形變幅度與溫度變化之間的定量關(guān)系。由于信號光通過光纖10傳送到遠處再進行處理，因此可以做到對高壓完全絕緣不受外界強電磁場的干擾，對易燃易爆沒有任何危險，不受測溫物質(zhì)物性的影響等等。這種裝置體積小，精度及可靠性高，非常適合于安裝在空間較小的設(shè)備內(nèi)部。
例2如圖2所示，采用與例1同樣的感溫構(gòu)件，但光路構(gòu)件采用反射型。同時作為發(fā)射器和接收器的器件4和反射鏡11分別通過連接件3和連接件8固定安裝在底座13上。與例1相同，光衰減構(gòu)件12安裝在雙金屬片感溫構(gòu)件5上，光衰減構(gòu)件12被放置在光路構(gòu)件構(gòu)成的光路中，感溫構(gòu)件5固定安裝在底座13上。入射光1經(jīng)由光纖2由發(fā)射器4轉(zhuǎn)化為光束6經(jīng)過光衰減構(gòu)件12照射到反射鏡11上，反射鏡反射的光再次經(jīng)過光衰減構(gòu)件12被接收器4接收。由于測溫點溫度變化，導(dǎo)致雙金屬片5的彎曲導(dǎo)致安裝在其上的光衰減構(gòu)件12在光路中移動，光衰減構(gòu)件12部分擋住或者衰減了光束6，并且隨著光衰減構(gòu)件12的位置變化，從而使得反射鏡11反射到接收器4上的光功率隨之變化。接收器4接收到的光信號通過光纖2傳輸?shù)椒瓷涔夥蛛x器14中，反射光分離器14可以由光耦合器或光環(huán)行器等構(gòu)成，反射光信號被分離到另一根光纖15中，然后被傳輸?shù)教幚硌b置9中。
例3與例1不同的是感溫構(gòu)件采用U型結(jié)構(gòu)的雙金屬片5。如圖3所示，U型雙金屬片兩臂的一端安裝光衰減構(gòu)件12，另一端固定安裝在底座13上。當溫度發(fā)生改變時，U形結(jié)構(gòu)的張角會發(fā)生改變，從而改變光衰減構(gòu)件12在光路中的位置，使得接收器7接收到的光功率與被測物體溫度相關(guān)，通過測量光信號功率的強弱達到監(jiān)測溫度的目的。
例4如圖4所示，光衰減構(gòu)件12與雙金屬片5的安裝方式與例3相同；其余光路構(gòu)件安裝連接及功能關(guān)系同例2。
權(quán)利要求1.強度調(diào)制型光傳感溫度監(jiān)測裝置，包括光路構(gòu)件、感溫構(gòu)件及信號處理裝置，其特征是將安裝在感溫構(gòu)件上的光衰減構(gòu)件放置在光路構(gòu)件構(gòu)成的光路中，感溫構(gòu)件懸臂連接在底座上，從光束發(fā)射器發(fā)射的光束經(jīng)過光衰減構(gòu)件的衰減被接收器接收，通過接收器輸出光信號至處理裝置。
2.按權(quán)利要求1所述強度調(diào)制型光傳感溫度監(jiān)測裝置，其特征是光衰減構(gòu)件由光不能透射的物質(zhì)制成的遮光片構(gòu)成。
3.按權(quán)利要求1所述強度調(diào)制型光傳感溫度監(jiān)測裝置，其特征是光衰減構(gòu)件由產(chǎn)生透射光衰減的光衰減片構(gòu)成。
4.按權(quán)利要求1或2或3所述強度調(diào)制型光傳感溫度監(jiān)測裝置，其特征是光衰減構(gòu)件安裝在雙金屬片感溫構(gòu)件(5)上，入射光(1)經(jīng)由光纖(2)由光束發(fā)射器(4)轉(zhuǎn)化為光束(6)經(jīng)過光衰減構(gòu)件(12)照射到接收器(7)上，接收器(7)接收到的光信號通過光纖(10)傳輸?shù)教幚硌b置(9)。
5.按權(quán)利要求1或2或3所述強度調(diào)制型光傳感溫度監(jiān)測裝置，其特征是入射光(1)經(jīng)由光纖(2)由發(fā)射器(4)轉(zhuǎn)化為光束(6)經(jīng)過光衰減構(gòu)件(12)照射到反射鏡(11)上，反射鏡反射的光被接收器(4)接收；接收器(4)接收到的光信號通過光纖(2)傳輸?shù)椒瓷涔夥蛛x器(14)，反射光被傳輸?shù)教幚硌b置(9)。
專利摘要強度調(diào)制型光傳感溫度監(jiān)測裝置將光學(xué)技術(shù)與傳統(tǒng)測溫方法相結(jié)合，其結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉。本裝置有一個光路構(gòu)件，以及放置在光路上的遮光片或光衰減片，遮光片或光衰減片安裝在一個由兩種熱膨脹系數(shù)不同的材料構(gòu)成的感溫構(gòu)件上。從光路構(gòu)件的發(fā)射器發(fā)射的一束光照射在接收器上并被其接收，或者從發(fā)射器發(fā)射的一束光照射到反射鏡上，被反射到接收器中接收，通過接收器輸出光信號與處理裝置連接。遮光片或者光衰減片被放置在光路中，感溫構(gòu)件會隨測溫點的溫度變化而導(dǎo)致遮光片或者光衰減片在光路中移動致使光路損耗變化，使接收器接收到的光功率改變，因而能測得被測物體的溫度。適用于各種不能采用接觸式電傳感測溫方法的場所。
文檔編號G01K5/62GK2558976SQ0226525
公開日2003年7月2日 申請日期2002年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月1日
發(fā)明者符建 申請人:符建