光纖測溫傳感裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種光纖測溫傳感裝置，包括：光源，發(fā)出測量光并入射到分路單元；分路單元，傳送測量光到偏振單元，并接收沿光纖返回且再次通過偏振單元的偏振光；偏振單元，將測量光轉(zhuǎn)換為偏振光并通過光纖傳輸；光電轉(zhuǎn)換單元，接收傳送來的沿光纖返回且再次通過偏振單元的偏振光，并轉(zhuǎn)換為電信號；分析單元，分析傳送來的電信號，從而獲取光纖鋪設(shè)區(qū)域的溫度；光纖，傳輸測量光轉(zhuǎn)換得到的偏振光、沿光纖返回且再次通過偏振單元的偏振光。本實(shí)用新型傳感頭部分用光纖實(shí)現(xiàn)，解決傳感頭存在電子元件時造成的供電、熱穩(wěn)定性及電磁干擾等問題；傳感頭與被測物直接接觸，測量精度高；裝置中各部件價格低廉、結(jié)構(gòu)簡單，適合批量生產(chǎn)和應(yīng)用。
【專利說明】 光纖測溫傳感裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及光纖傳感【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種光纖測溫傳感裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]為了保證工業(yè)系統(tǒng)設(shè)備正常運(yùn)行，需要在電力、交通、建筑、煤礦、石化等重要的行業(yè)進(jìn)行實(shí)時溫度監(jiān)控，保障生命和財(cái)產(chǎn)安全。
[0003]現(xiàn)有的測溫方法有很多，如無線電測溫型、紅外測溫型和光纖光柵測溫型，無線電測溫的方法在電力的高壓側(cè)有電子元件，其供電方法采用電池供電或母線取電方法，電池供電存在使用壽命及溫度的影響，不適合用于高穩(wěn)定要求的場合，而母線取電體積大、電路復(fù)雜、容易受到母線電流及高壓電磁環(huán)境的影響，無線電測溫方法存在供電、熱穩(wěn)定性及電磁干擾等問題；紅外測溫的方法由于安裝位置、安裝距離等要求要相當(dāng)精確，測溫只能是整片而很難定到某點(diǎn)，傳感頭易受電磁干擾的影響，測試精度受周圍環(huán)境的影響等因素，未能推廣應(yīng)用；光纖光柵測溫的方法由于所有測溫點(diǎn)集中在一根光纖上面，如果光纖出現(xiàn)斷裂，所有測溫點(diǎn)將無法測到，而光纖光柵測溫穩(wěn)定性差，成本高很難實(shí)現(xiàn)量化生產(chǎn)，存在很大的應(yīng)用局限性。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]基于上述情況，本實(shí)用新型提出了一種光纖測溫傳感裝置，測溫穩(wěn)定性好、精度高，成本低，結(jié)構(gòu)簡單，便于實(shí)際應(yīng)用。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案為:
[0006]一種光纖測溫傳感裝置，包括:
[0007]光源，用于發(fā)出測量光，所述測量光入射到分路單元；
[0008]分路單元，用于傳送所述測量光到偏振單元，并接收沿光纖返回且再次通過所述偏振單兀的偏振光；
[0009]偏振單元，用于將所述測量光轉(zhuǎn)換為偏振光，所述偏振光通過所述光纖傳輸；
[0010]光電轉(zhuǎn)換單元，用于接收所述分路單元傳送來的所述沿光纖返回且再次通過所述偏振單元的偏振光，并轉(zhuǎn)換為電信號；
[0011 ] 分析單元，用于分析所述光電轉(zhuǎn)換單元傳送來的所述電信號，從而獲取所述光纖鋪設(shè)區(qū)域的溫度；
[0012]光纖，用于傳輸所述測量光轉(zhuǎn)換得到的偏振光、所述沿光纖返回且再次通過所述偏振單兀的偏振光。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果為:本實(shí)用新型光纖測溫傳感裝置，傳感頭部分用光纖實(shí)現(xiàn)，解決了傳感頭存在電子元件時造成的供電、熱穩(wěn)定性及電磁干擾等問題；傳感頭與被測物直接接觸，不受周圍環(huán)境影響，測量精度高；裝置中各部件價格低廉、結(jié)構(gòu)簡單，適合批量生產(chǎn)和應(yīng)用?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0014]圖1為一個實(shí)施例中光纖測溫傳感裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2為一個實(shí)施例中光纖測溫傳感裝置的光路示意圖；
[0016]圖3為一個實(shí)施例中光纖測溫傳感裝置的電路示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的【具體實(shí)施方式】僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
[0018]一個實(shí)施例中光纖測溫傳感裝置，如圖1所示，包括:
[0019]光源，用于發(fā)出測量光，所述測量光入射到分路單元；
[0020]分路單元，用于傳送所述測量光到偏振單元，并接收沿光纖返回且再次通過所述偏振單兀的偏振光；
[0021]偏振單元，用于將所述測量光轉(zhuǎn)換為偏振光，所述偏振光通過所述光纖傳輸；
[0022]光電轉(zhuǎn)換單元，用于接收所述分路單元傳送來的所述沿光纖返回且再次通過所述偏振單元的偏振光，并轉(zhuǎn)換為電信號；
[0023]分析單元，用于分析所述光電轉(zhuǎn)換單元傳送來的所述電信號，從而獲取所述光纖鋪設(shè)區(qū)域的溫度；
[0024]光纖，用于傳輸所述測量光轉(zhuǎn)換得到的偏振光、所述沿光纖返回且再次通過所述偏振單元的偏振光，返回的偏振光經(jīng)過溫度調(diào)制，反映溫度的變化。
[0025]如圖1所示，本裝置各模塊連接關(guān)系的一個優(yōu)選的實(shí)施例為:光源輸出端連接分路單元輸入端，分路單元輸出端連接光電轉(zhuǎn)換單元輸入端，分路單元連接偏振單元，偏振單元連接光纖，光電轉(zhuǎn)換單元輸出端連接分析單元輸入端。
[0026]偏振單元轉(zhuǎn)換得到的偏振光進(jìn)入光纖，經(jīng)溫度調(diào)制后反射回來，偏振光的角度發(fā)生變化，偏振光經(jīng)偏振單元進(jìn)行檢偏后，得到與角度成正比關(guān)系的光強(qiáng)，經(jīng)分路單元傳送到光電轉(zhuǎn)換單元，光電轉(zhuǎn)換單元檢測后變?yōu)殡娦盘?，由分析單元處理后變?yōu)閷?shí)測的溫度值。
[0027]從以上描述可知，本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，性能穩(wěn)定，價格低廉，適合應(yīng)用。
[0028]作為一個優(yōu)選地實(shí)施例，所述偏振單元包括依次連接的偏振片和1/4波片，所述偏振片將所述分路單元傳送來的所述測量光轉(zhuǎn)換為線偏振光，所述1/4波片將所述線偏振光轉(zhuǎn)換成圓偏振光，圓偏振光經(jīng)溫度調(diào)節(jié)后相位變化明顯，沿光纖返回的偏振光偏振方向變化明顯，有利于根據(jù)偏振光的變化計(jì)算出光纖鋪設(shè)區(qū)域的溫度。
[0029]作為一個優(yōu)選地實(shí)施例，所述分路單元包括1X2光分路器，所述1X2光分路器將所述光源發(fā)出的所述測量光的1/2傳送給所述偏振單元，并接收所述沿光纖返回且再次通過所述偏振單元的偏振光，1X2光分路器結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜，適合實(shí)際應(yīng)用。
[0030]作為一個優(yōu)選地實(shí)施例,所述分析單元包括依次連接的AD采樣單元和CPU處理單元，所述AD采樣單元將所述光電轉(zhuǎn)換單元傳送來的所述電信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，所述CPU處理單元將所述數(shù)字信號轉(zhuǎn)變?yōu)闇囟戎?，?jì)算方法簡單，結(jié)果準(zhǔn)確，穩(wěn)定性高。
[0031]作為一個優(yōu)選地實(shí)施例,所述分析單元還包括放大單元,所述放大單元連接在所述光電轉(zhuǎn)換單元和AD采樣單元之間，對所述光電轉(zhuǎn)換單元傳送來的所述電信號進(jìn)行放大，將微弱的電信號放大，補(bǔ)償信號傳遞過程中的衰減。
[0032]作為一個優(yōu)選地實(shí)施例,所述分析單元還包括接口單元,所述接口單元連接所述CPU處理單元，輸出所述CPU處理單元轉(zhuǎn)變得到的所述溫度值，方便用戶獲取數(shù)據(jù)。
[0033]作為一個優(yōu)選地實(shí)施例，所述接口單元包括USB接口或以太網(wǎng)口或光串口中任一個或多個，滿足不同需求，方便用戶使用。
[0034]作為一個優(yōu)選地實(shí)施例，光纖測溫傳感裝置還包括1X32光分路器，連接在所述光源和分路單元之間，用于將所述光源發(fā)出的所述測量光分成32路，任意一路入射到所述分路單元，形成32路光纖測溫點(diǎn)，同時獲取多個測溫點(diǎn)的溫度，如果一路光纖出現(xiàn)斷裂，其它光纖測溫點(diǎn)繼續(xù)工作，值得推廣應(yīng)用。
[0035]作為一個優(yōu)選地實(shí)施例，所述偏振片和1/4波片通過保偏光纖連接，保偏光纖傳輸線偏振光，保證線偏振方向不變，提高相干信噪比，以實(shí)現(xiàn)對物理量的高精度測量。
[0036]作為一個優(yōu)選地實(shí)施例，所述光纖為溫度敏感光纖，可以獲取溫度微小變化，提高計(jì)算精確度。
[0037]為了更好地理解本裝置，以下詳細(xì)闡述一個本裝置的應(yīng)用實(shí)例:
[0038]如圖2、圖3所示，一個實(shí)施例中光纖測溫傳感裝置由光路和電路兩部分組成，電路部分和部分光路放在采集器里，光路傳感部分放在傳感頭里。由光源LD發(fā)出的光經(jīng)1X32光分路器分出32路光給每個光纖測溫點(diǎn)用，其中第I路光NI進(jìn)入1X2的光分路器，然后1/2的光進(jìn)入偏振片P轉(zhuǎn)變?yōu)榫€偏振光，線偏振光進(jìn)入保偏光纖L,在保偏光纖L與溫度敏感光纖S之間加入1/4波片W，使原來的線偏振光變?yōu)閳A偏振光進(jìn)入溫度敏感光纖S，經(jīng)溫度調(diào)制后的調(diào)制光經(jīng)反射鏡M反射回來經(jīng)溫度敏感光纖S再次調(diào)制，偏振光的角度發(fā)生變化，偏振光經(jīng)偏振片P進(jìn)行檢偏后，得到與角度成正比關(guān)系的光強(qiáng)，此光強(qiáng)經(jīng)光電二極管ro檢測后變?yōu)殡妷盒盘?，由放大電路進(jìn)行放大、AD采樣電路轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號，通過CPU處理后變?yōu)閷?shí)測的溫度值，由USB接口、以太網(wǎng)口、光串口輸出，本系統(tǒng)共有30路測溫點(diǎn)，其余29路的原理類同。
[0039]其中光纖傳感頭放置在高壓開關(guān)或高壓母線上用于傳感溫度信號，通過溫度敏感光纖將信號傳回電路，而電路是放在遠(yuǎn)離高壓部分，這樣高壓部分只有溫度敏感光纖，無需供電，解決了高壓側(cè)有電子元件、高壓側(cè)供電、高壓的電磁干擾及熱穩(wěn)定等問題，裝置結(jié)構(gòu)簡單，成本低，適合批量生產(chǎn)和應(yīng)用。
[0040]以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本實(shí)用新型的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對本實(shí)用新型專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。因此，本實(shí)用新型專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種光纖測溫傳感裝置，其特征在于，包括: 光源，用于發(fā)出測量光，所述測量光入射到分路單元； 分路單元，用于傳送所述測量光到偏振單元，并接收沿光纖返回且再次通過所述偏振單元的偏振光； 偏振單元，用于將所述測量光轉(zhuǎn)換為偏振光，所述偏振光通過所述光纖傳輸； 光電轉(zhuǎn)換單元，用于接收所述分路單元傳送來的所述沿光纖返回且再次通過所述偏振單元的偏振光，并轉(zhuǎn)換為電信號； 分析單元，用于分析所述光電轉(zhuǎn)換單元傳送來的所述電信號，從而獲取所述光纖鋪設(shè)區(qū)域的溫度； 光纖，用于傳輸所述測量光轉(zhuǎn)換得到的偏振光、所述沿光纖返回且再次通過所述偏振單元的偏振光。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖測溫傳感裝置，其特征在于，所述偏振單元包括依次連接的偏振片和1/4波片，所述偏振片將所述分路單元傳送來的所述測量光轉(zhuǎn)換為線偏振光，所述1/4波片將所述線偏振光轉(zhuǎn)換成圓偏振光。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖測溫傳感裝置，其特征在于，所述分路單元包括1X2光分路器，所述1X2光分路器將所述光源發(fā)出的所述測量光的1/2傳送給所述偏振單元，并接收所述沿光纖返回且再次通過所述偏振單元的偏振光。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖測溫傳感裝置，其特征在于，所述分析單元包括依次連接的AD采樣單元和CPU處理單元,所述AD采樣單元將所述光電轉(zhuǎn)換單元傳送來的所述電信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，所述CPU處理單元將所述數(shù)字信號轉(zhuǎn)變?yōu)闇囟戎怠?br> 5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光纖測溫傳感裝置，其特征在于，所述分析單元還包括放大單元，所述放大單元連接在所述光電轉(zhuǎn)換單元和AD采樣單元之間,對所述光電轉(zhuǎn)換單元傳送來的所述電信號進(jìn)行放大。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的光纖測溫傳感裝置，其特征在于，所述分析單元還包括接口單元，所述接口單元連接所述CPU處理單元，輸出所述CPU處理單元轉(zhuǎn)變得到的所述溫度值。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光纖測溫傳感裝置，其特征在于，所述接口單元包括USB接口或以太網(wǎng)口或光串口中任一個或多個。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖測溫傳感裝置，其特征在于，還包括1X32光分路器，連接在所述光源和分路單元之間，用于將所述光源發(fā)出的所述測量光分成32路，任意一路入射到所述分路單元，形成32路光纖測溫點(diǎn)。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光纖測溫傳感裝置，其特征在于，所述偏振片和1/4波片通過保偏光纖連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖測溫傳感裝置，其特征在于，所述光纖為溫度敏感光纖。
【文檔編號】G01K11/32GK203824669SQ201420098803
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年3月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月5日
【發(fā)明者】龔立強(qiáng), 侯峰, 王洪勇 申請人:廣州關(guān)鍵光電子技術(shù)有限公司