專利名稱：一種測量電解槽溫度的光纖Bragg光柵溫度傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種測量電解槽溫度的光纖Bragg光柵溫度傳感器，屬于光纖Bragg光柵測溫裝置技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
電解槽溫度是金屬電解生產(chǎn)中的一個(gè)重要技術(shù)參數(shù)，電解槽溫度的高低，直接影響金屬的電解質(zhì)量；目前常采用的是插入熱電偶和遠(yuǎn)距離測量儀器進(jìn)行測量，其中，插入熱電偶，人工測量，雖然可以用來測量高溫，但是一方面不易構(gòu)成多點(diǎn)分布式測量；另一方面熱電偶使用的是電信號，測量陰極鋼棒時(shí)很容易造成短路，在鋅的生產(chǎn)過程存在安全隱患； 遠(yuǎn)距離測量儀器多采用紅外測溫儀進(jìn)行，紅外測溫儀在強(qiáng)磁場環(huán)境下易失效，不能實(shí)時(shí)測溫，尤其是紅外測溫儀在測定紅外線強(qiáng)度，在低溫接近室溫時(shí)靈敏度最高，可測定出十分之幾度的溫差，在電解溫度下，測量誤差達(dá)10°C，無法滿足電解槽工作對溫度測量精度的要求。

實(shí)用新型內(nèi)容針對以上問題，本實(shí)用新型提供一種測量電解槽溫度的光纖Bragg光柵溫度傳感器采用光纖Bragg光柵傳感技術(shù)，用抗酸抗堿的氧化鋁陶瓷套管將光纖Bragg光柵進(jìn)行封裝，并且用聚四氟乙烯一體成形后安裝在電解槽中，實(shí)現(xiàn)溫度的分布式實(shí)時(shí)測量，利用它抗電磁干擾能力強(qiáng)，電絕緣性能好，高可靠性和穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)。本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案一種測量電解槽溫度的光纖Bragg光柵溫度傳感器，傳感器包括聚四氟乙烯材料I、光纖Bragg光柵I 2、氧化招陶瓷3、光纖4、光纖Bragg光柵II 5和光纖Bragg光柵III 6 ;光纖Bragg光柵I2的尾部連接有光纖4,光纖Bragg光柵I 2、光纖Bragg光柵II 5和光纖Bragg光柵III 6封裝于氧化鋁陶瓷3中，封裝后再用聚四氟乙烯材料I 一體成形封裝成T型結(jié)構(gòu)，T型結(jié)構(gòu)下面總長是I. 2米,光纖Bragg光柵I 2距上端20cm、光纖Bragg光柵II 5固定在光纖Bragg光柵I 2下面45cm處,光纖Bragg光柵III 6固定在光纖Bragg光柵II 5下面55cm處。本實(shí)用新型的有益效果是采用氧化鋁陶瓷封裝光纖Bragg光柵能夠防止電解槽內(nèi)弱酸性電解質(zhì)液的腐蝕；聚四氟乙烯表面光滑，物質(zhì)不易附著在其表面，采用聚四氟乙烯一體成形可以減少因沉淀物附著帶來的誤差；光纖Bragg光柵是電絕緣材料，具有很強(qiáng)的抗電磁干擾能力。

圖I為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)圖。圖中1_傳感器包括聚四氟乙烯材料、2-光纖Bragg光柵、3_氧化鋁陶瓷、4_光纖、5-光纖Bragg光柵Π 6-光纖Bragg光柵IIi具體實(shí)施方案下面通過附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型最進(jìn)一步說明，以方便技術(shù)人員理解。如圖I所示傳感器包括聚四氟乙烯材料I、光纖Bragg光柵2、氧化鋁陶瓷3、光纖4、光纖Bragg光柵II 3和光纖Bragg光柵III 6 ;光纖Bragg光柵2的尾部連接有光纖4，光纖Bragg光柵I 2、光纖Bragg光柵II 3和光纖Bragg光柵III 6封裝于氧化鋁陶瓷3中，封裝后再用聚四氟乙烯材料I 一體成形封裝成T型結(jié)構(gòu)，T型結(jié)構(gòu)下面總長是I. 2米，光纖Bragg光柵I 2距上端20cm、光纖Bragg光柵II 5固定在光纖Bragg光柵I 2下面45cm處，光纖Bragg光柵III 6固定在光纖Bragg光柵II 5下面55cm處。本實(shí)用新型的工作過程在電解槽上橫放一根PVC管，PVC管上部削去一部分成為一個(gè)槽，對應(yīng)的每個(gè)電解槽處開一個(gè)和光纖Bragg光柵溫度傳感器下部大小相同的孔，將光纖Bragg光柵溫度傳感器通過小孔掛放在PVC管上，光纖Bragg光柵溫度傳感器中的三支光柵能夠監(jiān)測電解槽內(nèi)的頂部、中間和底部的溫度，使工作人員能及時(shí)了解電解槽內(nèi)的溫度的狀況；光纖Bragg光柵通過引出光纖4連接到解調(diào)儀。 本實(shí)用新型的數(shù)學(xué)模型分析如下光纖Bragg光柵溫度改變，由于光纖的熱膨脹效應(yīng)和光纖熱光效應(yīng)，引起反射峰值波長的變化。反射回來的峰值波長滿足4 = 2^Λ(I)對式(I)進(jìn)行溫度T求導(dǎo)可得^ = (2)
AT ' AT AT 資式⑵兩邊除以式(I)，可以得到
^ = (' + )χΔΤ=31χΔΤ4(3)移位變換后可得溫度與中心波長移位量關(guān)系為ΔΤ = ...............^............................................(4)
V St在式(3)中，￡是光纖光柵的熱光系數(shù),它的表達(dá)式為-;是光纖光柵
^a
的熱膨脹系數(shù)，它的表達(dá)式。
A AT m在式(3)中&為傳感器的溫度系數(shù)，所以光纖光柵溫度傳感器Bragg波長的漂移與溫度的變化成線性關(guān)系。Δ.4為波長的變化u力光纖的熱膨脹系數(shù)^力熱光系數(shù)。一般情況下對熔石英光纖來說， = 8.6x104/°C , α,= O 55xl0^pc。[0023]本實(shí)用新型通過具體實(shí)施過程進(jìn)行說明的，在不脫離本實(shí)用新型范圍的情況下，還可以對本實(shí)用新型專利進(jìn)行各種變換及等同代替，因此，本實(shí)用新型專利不局限于所公 開的具體實(shí)施過程，而應(yīng)當(dāng)包括落入本實(shí)用新型專利權(quán)利要求范圍內(nèi)的全部實(shí)施方案。
權(quán)利要求1. 一種測量電解槽溫度的光纖Bragg光柵溫度傳感器，其特征在于傳感器包括聚四氟乙烯材料(I)、光纖Bragg光柵I (2)、氧化招陶瓷(3)、光纖(4)、光纖Bragg光柵II (5)和光纖Bragg光柵ΙΠ (6 );光纖Bragg光柵I (2 )的尾部連接有光纖(4 )，光纖Bragg光柵I (2 )、光纖Bragg光柵II (5)和光纖Bragg光柵III (6)封裝于氧化鋁陶瓷(3)中，封裝后再用聚四氟乙烯材料(I)一體成形封裝成T型結(jié)構(gòu),T型結(jié)構(gòu)下面總長是I. 2米,光纖Bragg光柵I (2)距上端20cm、光纖Bragg光柵II (5)固定在光纖Bragg光柵I (2)下面45cm處,光纖Bragg光柵III (6)固定在光纖Bragg光柵Π (5)下面55cm處。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種測量電解槽溫度的光纖Bragg光柵溫度傳感器，屬于光纖Bragg光柵測溫裝置技術(shù)領(lǐng)域。光纖Bragg光柵的尾部連接有光纖，光纖Bragg光柵、光纖Bragg光柵和光纖Bragg光柵封裝于氧化鋁陶瓷中，封裝后再用聚四氟乙烯材料一體成形封裝成T型結(jié)構(gòu)，T型結(jié)構(gòu)下面總長是1.2米，光纖Bragg光柵2距上端20cm、光纖Bragg光柵5固定在光纖Bragg光柵2下面45cm處，光纖Bragg光柵固定在光纖Bragg光柵下面55cm處。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了溫度的分布式實(shí)時(shí)測量，利用光纖Bragg光柵抗電磁干擾能力強(qiáng)，電絕緣性能好，高可靠性和穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號G01K11/32GK202648832SQ201220314888
公開日2013年1月2日 申請日期2012年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月2日
發(fā)明者李川, 陳小勇, 薛珍麗, 蔡周春, 陳焰 申請人:昆明理工大學(xué)