專利名稱：單光路半導(dǎo)體吸收型光纖溫度傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種光纖溫度傳感器，尤其涉及一種具有高精度和高穩(wěn)定性的單光路半導(dǎo)體吸收型光纖溫度傳感器，屬于光纖溫度傳感器的生產(chǎn)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
溫度傳感器應(yīng)用非常廣泛，用于實現(xiàn)對產(chǎn)品或環(huán)境的溫度監(jiān)控?，F(xiàn)在的溫度傳感器種類繁多，比如包括熱電阻溫度傳感器、熱電偶溫度傳感器、雙金屬溫度傳感器、紅外溫度傳感器等，這些溫度傳感器根據(jù)其各自不同的性能應(yīng)用于不同的行業(yè)之中，與我們的生活、工作息息相關(guān)。從技術(shù)先進(jìn)性的角度出發(fā)，近年來采用光纖作為通路、采用光信號作為信號傳輸載體的溫度傳感器越來越受到重視，這一類溫度傳感器被統(tǒng)稱為光纖溫度傳感
ο現(xiàn)有的光纖溫度傳感器，雖然采用了光纖作為信號傳輸?shù)耐?，但溫度傳感探頭還是采用傳統(tǒng)的溫度探頭，比如鉬電阻、銅電阻探頭等，其測量精度很難提高，在某些比較惡劣的環(huán)境中應(yīng)用時，其穩(wěn)定性也不夠高，所以已經(jīng)難以適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)社會的高精度、高穩(wěn)定性要求。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的就在于為了解決上述問題而提供一種具有高精度和高穩(wěn)定性的單光路半導(dǎo)體吸收型光纖溫度傳感器。本實用新型通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)上述目的本實用新型包括砷化鎵敏感探頭、紅外LED、輸入耦合裝置、輸出耦合裝置、光電三極管、放大電路和顯示裝置，所述紅外LED的光信號輸出端通過所述輸入耦合裝置與所述砷化鎵敏感探頭的光信號輸入端連接，所述砷化鎵敏感探頭的光信號輸出端依次連接所述輸出耦合裝置、所述光電三極管和所述放大電路后與所述顯示裝置的輸入端連接。在工作過程中，首先由紅外LED (即紅外發(fā)光二極管)發(fā)出紅外光，紅外光經(jīng)過輸入耦合裝置耦合后被傳輸?shù)缴榛壝舾刑筋^，經(jīng)過砷化鎵敏感探頭的紅外光信號會將砷化鎵敏感探頭感應(yīng)到的溫度及溫度變化信號攜帶并經(jīng)過輸出耦合裝置耦合到光電三極管，然后經(jīng)過放大電路將信號放大，最后在顯示裝置內(nèi)經(jīng)過信號轉(zhuǎn)化及計算后顯示出所探測的即時溫度，達(dá)到溫度檢測的目的。進(jìn)一步，本實用新型還包括穩(wěn)壓電源，所述穩(wěn)壓電源的輸入端與交流電源連接，所述穩(wěn)壓電源的輸出端與所述紅外LED的電源輸入端連接。穩(wěn)壓電源可以為紅外LED提供更加穩(wěn)定可靠的電源，使紅外LED獲得更加穩(wěn)定的輸出功率，從而可得到更加穩(wěn)定的紅外光。具體地，所述砷化鎵敏感探頭包括砷化鎵晶片、套管、插芯和法蘭，所述套管置于所述法蘭內(nèi)，所述插芯置于所述套管內(nèi)，所述砷化鎵晶片的兩個側(cè)面分別與輸入光纖和輸出光纖連接，所述輸入光纖和所述輸出光纖均置于所述插芯內(nèi)，所述砷化鎵晶片置于所述插芯的中部并與所述插芯相互垂直。[0010]砷化鎵是III- V族元素化合的化合物，是黑灰色固體，其熔點是1238°C。它在 6000C以下，能在空氣中穩(wěn)定存在，并且不為非氧化性的酸侵蝕。砷化鎵可作半導(dǎo)體材料，其電子遷移率高、介電常數(shù)小，能引入深能級雜質(zhì)、電子有效質(zhì)量小，能帶結(jié)構(gòu)特殊。用砷化鎵材料做成的砷化鎵敏感探頭對近紅外光的吸收波峰值隨溫度變化而變化，從而引起透射率隨溫度變化而變化，所以更夠準(zhǔn)確地檢測到溫度及溫度變化的信號。套管、插芯都能將光纖與砷化鎵晶片的相對位置牢牢固定，便于紅外光將溫度信號穩(wěn)定地攜帶到輸出耦合裝置。進(jìn)一步，所述砷化鎵晶片的兩個側(cè)面分別與所述插芯粘結(jié)連接，這樣能盡可能避免其它連接方式如螺絲連接所帶來的破壞或?qū)Ω袘?yīng)信號及傳輸造成影響。更進(jìn)一步，所述插芯為陶瓷插芯；所述套管為陶瓷套管。陶瓷材料既能保證穩(wěn)定性要求，又不會對信號感應(yīng)和信號傳輸造成任何影響，同時具備牢固粘結(jié)的性能。本實用新型的有益效果在于本實用新型利用砷化鎵敏感探頭能夠準(zhǔn)確地感應(yīng)溫度信號的特性，以紅外光為介質(zhì)，將溫度信號轉(zhuǎn)化為電信號，從而實現(xiàn)檢測溫度的目的，測量精度高，可達(dá)0. ore，并具有良好的穩(wěn)定性，響應(yīng)時間快，在20 S之內(nèi)，并有良好的長期穩(wěn)定性、重復(fù)性，在20 70°C之間具有良好的線性，在石油工業(yè)、電力工業(yè)等行業(yè)中可得到廣泛應(yīng)用。

圖1是本實用新型的整體結(jié)構(gòu)框圖；圖2是本實用新型中砷化鎵敏感探頭的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步說明如圖1所示，本實用新型包括穩(wěn)壓電源、砷化鎵敏感探頭、紅外LED、輸入耦合裝置、輸出耦合裝置、光電三極管、放大電路和顯示裝置，穩(wěn)壓電源的輸入端與交流電源(即圖 1中的電源)連接，穩(wěn)壓電源的輸出端與紅外LED的電源輸入端連接，紅外LED的光信號輸出端通過輸入耦合裝置與砷化鎵敏感探頭的光信號輸入端連接，砷化鎵敏感探頭的光信號輸出端依次連接輸出耦合裝置、光電三極管和放大電路后與顯示裝置的輸入端連接。如圖2所示，砷化鎵敏感探頭包括砷化鎵晶片4、陶瓷套管2、陶瓷插芯5和法蘭1， 套管2置于法蘭1內(nèi)，插芯5置于套管2內(nèi)，砷化鎵晶片4的兩個側(cè)面分別與輸入光纖3和輸出光纖6連接，輸入光纖3和輸出光纖6均置于插芯5內(nèi)，砷化鎵晶片4置于陶瓷插芯5 的中部并與陶瓷插芯5相互垂直，砷化鎵晶片4的兩個側(cè)面分別與陶瓷插芯5粘結(jié)連接。結(jié)合圖1和圖2，在工作過程中，首先由紅外LED發(fā)出紅外光，紅外光經(jīng)過輸入耦合裝置耦合后再經(jīng)過輸入光纖3被傳輸?shù)缴榛壝舾刑筋^內(nèi)的砷化鎵晶片4，經(jīng)過砷化鎵晶片4的紅外光信號會將砷化鎵晶片4感應(yīng)到的溫度及溫度變化信號攜帶并經(jīng)過輸出光纖 6和輸出耦合裝置耦合到光電三極管，然后經(jīng)過放大電路將信號放大，最后在顯示裝置內(nèi)經(jīng)過信號轉(zhuǎn)化及計算后顯示出所探測的即時溫度，達(dá)到溫度檢測的目的。本實用新型的重點在于提供一種利用紅外光作為傳輸介質(zhì)，利用砷化鎵作為溫度檢測探頭的光纖溫度傳感器，上述實施例也僅列出了眾多實施例中的最佳實施例，任何在以上結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上通過顯而易見的技術(shù)改變而衍變出來的光纖溫度傳感器，均應(yīng)視為侵犯本實用新型專利的權(quán)利。
權(quán)利要求1.一種單光路半導(dǎo)體吸收型光纖溫度傳感器，其特征在于包括砷化鎵敏感探頭、紅外LED、輸入耦合裝置、輸出耦合裝置、光電三極管、放大電路和顯示裝置，所述紅外LED的光信號輸出端通過所述輸入耦合裝置與所述砷化鎵敏感探頭的光信號輸入端連接，所述砷化鎵敏感探頭的光信號輸出端依次連接所述輸出耦合裝置、所述光電三極管和所述放大電路后與所述顯示裝置的輸入端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單光路半導(dǎo)體吸收型光纖溫度傳感器，其特征在于還包括穩(wěn)壓電源，所述穩(wěn)壓電源的輸入端與交流電源連接，所述穩(wěn)壓電源的輸出端與所述紅外LED 的電源輸入端連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單光路半導(dǎo)體吸收型光纖溫度傳感器，其特征在于所述砷化鎵敏感探頭包括砷化鎵晶片、套管、插芯和法蘭，所述套管置于所述法蘭內(nèi)，所述插芯置于所述套管內(nèi)，所述砷化鎵晶片的兩個側(cè)面分別與輸入光纖和輸出光纖連接，所述輸入光纖和所述輸出光纖均置于所述插芯內(nèi)，所述砷化鎵晶片置于所述插芯的中部并與所述插芯相互垂直。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的單光路半導(dǎo)體吸收型光纖溫度傳感器，其特征在于所述砷化鎵晶片的兩個側(cè)面分別與所述插芯粘結(jié)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的單光路半導(dǎo)體吸收型光纖溫度傳感器，其特征在于所述插芯為陶瓷插芯。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的單光路半導(dǎo)體吸收型光纖溫度傳感器，其特征在于所述套管為陶瓷套管。
專利摘要本實用新型公開了一種單光路半導(dǎo)體吸收型光纖溫度傳感器，包括砷化鎵敏感探頭、紅外LED、輸入耦合裝置、輸出耦合裝置、光電三極管、放大電路和顯示裝置，所述紅外LED的光信號輸出端通過所述輸入耦合裝置與所述砷化鎵敏感探頭的光信號輸入端連接，所述砷化鎵敏感探頭的光信號輸出端依次連接所述輸出耦合裝置、所述光電三極管和所述放大電路后與所述顯示裝置的輸入端連接。砷化鎵敏感探頭對近紅外光的吸收波峰值隨溫度變化而變化，從而引起透射率隨溫度變化而變化，本實用新型利用砷化鎵敏感探頭的這一特性，以紅外光為介質(zhì)，將溫度信號轉(zhuǎn)化為電信號，從而實現(xiàn)檢測溫度的目的，測量精度高，可達(dá)0.01℃，并具有良好的穩(wěn)定性。
文檔編號G01K11/32GK202329868SQ20112047007
公開日2012年7月11日 申請日期2011年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月23日
發(fā)明者于曉暉, 肖智寬, 胡正東 申請人:成都酷玩網(wǎng)絡(luò)科技有限公司