一種用于藍(lán)寶石光纖溫度傳感器的探頭感溫黑體腔的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種用于藍(lán)寶石光纖溫度傳感器的探頭感溫黑體腔，其中感溫黑體腔內(nèi)結(jié)構(gòu)采用箱式結(jié)構(gòu)，感溫黑體腔底部為半球形，上端為圓柱型，在感溫黑體腔口加工內(nèi)螺紋；感溫黑體腔體后端設(shè)置帶輻射調(diào)整孔的圓形擋光片。本發(fā)明黑體腔采用熔點高于3000℃的硼化鋯陶瓷材料制備。黑體腔輻射信號特征穩(wěn)定，易于被藍(lán)寶石光纖接收與傳輸，進(jìn)而保證傳感器整體性能穩(wěn)定。
【專利說明】一種用于藍(lán)寶石光纖溫度傳感器的探頭感溫黑體腔
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于溫度測量【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種改進(jìn)型藍(lán)寶石光纖溫度傳感器的探頭感溫黑體腔。
【背景技術(shù)】
[0002]藍(lán)寶石光纖溫度傳感器是一種根據(jù)普朗克定律，將人工構(gòu)造黑體腔與被測環(huán)境接觸、達(dá)到熱平衡，然后利用耐高溫藍(lán)寶石光纖傳輸高溫黑體腔的熱輻射，對輻射信號進(jìn)行測量并換算出溫度數(shù)值的接觸式溫度傳感器。
[0003]藍(lán)寶石光纖溫度傳感器利用藍(lán)寶石光纖熔點高、高溫條件下的光傳輸特性好的特點，在藍(lán)寶石光纖端部采用濺射薄膜的方法構(gòu)造感溫黑體腔，采用耐高溫的藍(lán)寶石光纖將布置在高溫環(huán)境下、與被測介質(zhì)達(dá)到溫度平衡的黑體的輻射信號傳輸至低溫環(huán)境下，通過對該輻射信號強(qiáng)度的測量即可實現(xiàn)對黑體溫度的測量，從而得到被測介質(zhì)的溫度。
[0004]由于藍(lán)寶石光纖處于1700°C以上的溫度環(huán)境中會因為高溫導(dǎo)致表面發(fā)生劣化，從而影響溫度測量精度和長期穩(wěn)定性。即使通過相關(guān)防劣化處理后，藍(lán)寶石光纖耐受的溫度上限也只能提高至1800，°C導(dǎo)致傳統(tǒng)藍(lán)寶石光纖溫度傳感器的測溫上限被限制在1800。V
[0005]一種提高藍(lán)寶石光纖溫度傳感器測溫上限的途徑是:單獨構(gòu)造黑體腔，使藍(lán)寶石光纖只是對準(zhǔn)黑體腔的開孔而不與黑體腔直接接觸，這樣藍(lán)寶石光纖遠(yuǎn)離高溫環(huán)境，黑體腔溫度高于1800°C時藍(lán)寶石光纖溫度相對較低，這樣傳感器就能對高于1800°C的溫度進(jìn)行測量。為此必須滿足的條件包括:黑體腔的熔點高于被測溫度、黑體腔能發(fā)出穩(wěn)定的輻射信號、藍(lán)寶石光纖能穩(wěn)定接受輻射信號等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種用于藍(lán)寶石光纖溫度傳感器的探頭感溫黑體腔，能夠在高達(dá)2800°C的溫度環(huán)境下正常工作并且輸出輻射信號穩(wěn)定。
[0007]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種用于藍(lán)寶石光纖溫度傳感器的探頭感溫黑體腔，其特征是感溫黑體腔底部為半球形，上端為圓柱型，在感溫黑體腔口加工內(nèi)螺紋；感溫黑體腔體后端設(shè)置帶輻射調(diào)整孔的圓形擋光片，使感溫黑體腔和擋光片構(gòu)成箱式封閉腔體。
[0008]感溫黑體腔按照以下步驟制造:
[0009]第1步:采用改性硼化鋯陶瓷材料制備大小兩種直徑的圓柱型毛坯；
[0010]第2步:采用電火花加工工藝在較大圓柱型毛坯上加工箱式感溫黑體腔，感溫黑體腔底部為半球形，上端為圓柱型；在黑體腔口加工內(nèi)螺紋；
[0011]第3步:切割小圓柱型毛坯制取圓形擋光片，采用電火花加工工藝在擋光片中心加工直徑1_的輻射調(diào)整孔；
[0012]第4步:將擋光片裝入感溫黑體腔，使感溫黑體腔和擋光片構(gòu)成箱式封閉腔體。
[0013]本發(fā)明的優(yōu)點:
[0014]本發(fā)明感溫黑體腔內(nèi)結(jié)構(gòu)采用箱式結(jié)構(gòu)，腔體后端設(shè)置帶輻射調(diào)整孔的圓形擋光片，解決了一般分離式黑體腔與藍(lán)寶石光纖耦合時信號穩(wěn)定性對耦合結(jié)構(gòu)依賴性過大的問題，使黑體腔輻射信號特征穩(wěn)定，易于被藍(lán)寶石光纖接收與傳輸，進(jìn)而保證傳感器整體性能穩(wěn)定。
[0015]本發(fā)明感溫黑體腔采用改性硼化鋯陶瓷材料制備，該材料的熔點高于3000°C，故黑體腔能在2800°C的高溫環(huán)境下正常工作。
[0016]本發(fā)明中感溫黑體腔和擋光片構(gòu)成的箱式封閉腔體能保證發(fā)射率穩(wěn)定；黑體腔的輻射信號只能從擋光片輻射調(diào)整孔射出，安裝藍(lán)寶石光纖時只需將藍(lán)寶石光纖端面對準(zhǔn)擋光片輻射調(diào)整孔，安裝后藍(lán)寶石光纖接收到的輻射信號和溫度關(guān)系穩(wěn)定，易于處理。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是箱式感溫黑體腔結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2是擋光片結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖3是箱式感溫黑體腔、擋光片、陶瓷保護(hù)套管、藍(lán)寶石光纖組裝示意圖。
【具體實施方式】
[0020]如圖1、圖2所示，感溫黑體腔1內(nèi)結(jié)構(gòu)采用箱式結(jié)構(gòu)，感溫黑體腔1底部為半球形，上端為圓柱型，在感溫黑體腔口加工內(nèi)螺紋；感溫黑體腔體1后端設(shè)置帶輻射調(diào)整孔3的圓形擋光片2。
[0021]本發(fā)明的核心是一種分離式感溫黑體腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計，由于該結(jié)構(gòu)的設(shè)計使得黑體腔在與高溫環(huán)境接觸時，其黑體輻射性能比一般結(jié)構(gòu)的黑體腔更穩(wěn)定，因而能夠在黑體腔與光纖分離時仍然能夠得到穩(wěn)定的黑體輻射強(qiáng)度與溫度的對應(yīng)關(guān)系，進(jìn)而實現(xiàn)高溫溫度的接觸式測量。黑體腔的材料選取時，只需要滿足耐高溫、機(jī)械強(qiáng)度好、導(dǎo)熱率高等特點即可。
[0022]按照以下步驟制造箱式感溫黑體腔
[0023]第1步:采用改性硼化鋯陶瓷材料制備大小兩種直徑的圓柱型毛坯；
[0024]第2步:采用電火花加工工藝在較大圓柱型毛坯上加工箱式感溫黑體腔1，感溫黑體腔底部為半球形，上端為圓柱型；在黑體腔口加工內(nèi)螺紋；
[0025]第3步:切割小圓柱型毛坯制取圓形擋光片2，采用電火花加工工藝在擋光片中心加工直徑1_的輻射調(diào)整孔3 ；
[0026]第4步:將擋光片2裝入感溫黑體腔1，使感溫黑體腔1和擋光片2構(gòu)成箱式封閉腔體。
[0027]如圖3所示，按照以下步驟制造藍(lán)寶石光纖溫度傳感器探頭
[0028]第1步:制備陶瓷保護(hù)套管4，其端部加工與感溫黑體腔1匹配的外螺紋，中心加工圓柱型通孔；
[0029]第2步:將端面研磨好的藍(lán)寶石光纖5安裝在陶瓷保護(hù)套管4的通孔中，調(diào)整安裝位置使藍(lán)寶石光纖端面對準(zhǔn)擋光片輻射調(diào)整孔3 ；
[0030]第3步:采用螺紋配合將感溫黑體腔1安裝在陶瓷保護(hù)套管4端部。
[0031]需要說明的是:以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可以對前述實施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行同等替換。[0032]凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于藍(lán)寶石光纖溫度傳感器的探頭感溫黑體腔，其特征是感溫黑體腔(1)底部為半球形，上端為圓柱型，在感溫黑體腔口加工內(nèi)螺紋；感溫黑體腔體(1)后端設(shè)置帶輻射調(diào)整孔(3)的圓形擋光片(2)，使感溫黑體腔(1)和擋光片(2)構(gòu)成箱式封閉腔體。
2.如權(quán)利要求1所述的用于藍(lán)寶石光纖溫度傳感器的探頭感溫黑體腔，其特征是按照以下步驟制造:第1步:采用改性硼化鋯陶瓷材料制備大小兩種直徑的圓柱型毛坯；第2步:采用電火花加工工藝在較大圓柱型毛坯上加工箱式感溫黑體腔，感溫黑體腔底部為半球形，上端為圓柱型；在黑體腔口加工內(nèi)螺紋；第3步:切割小圓柱型毛坯制取圓形擋光片，采用電火花加工工藝在擋光片中心加工直徑1mm的輻射調(diào)整孔；第4步:將擋光片裝入感溫黑體腔，使感溫黑體腔和擋光片構(gòu)成箱式封閉腔體。
【文檔編號】G01K11/32GK103674321SQ201310713314
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月20日
【發(fā)明者】袁玉華, 閻濤, 劉統(tǒng)春, 王超杰, 朱金薇 申請人:陜西電器研究所