專利名稱：雙波長(zhǎng)光纖溫度傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于高溫探測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，它是利用光纖傳感方式測(cè)量高溫的裝置。其原理是根據(jù)普朗克定律，從熱源輻射的某兩個(gè)波長(zhǎng)λ1，λ2，其輻射能比為W(T)=W(λ1T)W(λ1T)=(λ2λ1)exp[C2T(1λ2-1λ2)]]]>式中λ1、λ2、C2均為常數(shù)，即輻射能比W(T)只與溫度T有關(guān)。由此W(T)的大小即可表示對(duì)應(yīng)溫度的變化。
自從發(fā)明光纖以來(lái)，用光纖制作的溫度傳感器已有多種型式。早期是作成輻射光纖高溫計(jì)，(見(jiàn)《中國(guó)科技成果大全》1988年第16分冊(cè)481款)，即把光纖作為黑體腔，光纖的一端靠近熱源發(fā)出的光，另一端進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，這種光纖高溫計(jì)與發(fā)熱體的比輻射率有關(guān)，也就是與發(fā)熱體的材料有關(guān)，靠電路校正溫度誤差，這樣誤差大，且結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。后來(lái)采用雙波長(zhǎng)比較法，從熱源發(fā)出的某二個(gè)波長(zhǎng)λ1、λ2經(jīng)光纖后分成二路，通過(guò)對(duì)應(yīng)的濾光片，被硅光電池或紅外探測(cè)器所接受，它必須連接一個(gè)“X”型耦合器，細(xì)光纖(外徑φ125微米)的耦合器不能與探測(cè)光纖方便連接，實(shí)際上為了提高靈敏度，使用的探測(cè)光纖往往幾何尺寸較大，因此必須有對(duì)應(yīng)的耦合器。本發(fā)明的目的在于設(shè)計(jì)和制造一種加工簡(jiǎn)便，體積小，成本低，性能高的高溫傳感器。
本實(shí)用新型的原理結(jié)構(gòu)如附

圖1所示。圖中1為探測(cè)光纖，2連接器，3集成塊座，4自聚焦透鏡，5濾光片，6探測(cè)器，7連接腳，8除法器及信號(hào)處理部分，9A／D轉(zhuǎn)換及顯示部分。
本實(shí)用新型的特征在于把自聚焦透鏡、濾光片和探測(cè)器做成一個(gè)Y型分路器集成塊。本實(shí)用新型的制做方法為，選擇傳感器專用光纖1，其數(shù)值孔徑NA＝0.17～0.37之間，改變光纖類型就改變了孔徑角大小，即改變了探測(cè)的溫度場(chǎng)范圍，如NA小，光纖接收端又直接通入熱源某一位置，則為局部溫度場(chǎng)的測(cè)量，反之為整個(gè)溫度場(chǎng)的測(cè)量，可以根據(jù)要求配置，但必須考慮熱源中的峰值波長(zhǎng)，即光纖的窗口波長(zhǎng)，然后把光纖固定在連接器2上，使其方便地耦合于集成塊座3中；把自聚焦透鏡4作成Y型，由于自聚焦透鏡端面為平面，其直徑可在φ0.8～2.5之間選擇，因此可以方便地加工成Y型，然后在分叉二端沉積或鍍膜成濾光片5λ1和λ2，為進(jìn)一步節(jié)約成本，還可以把探測(cè)器6與5結(jié)合在一起，然后膠合于4的二端面中，用集成塊座3加以固定，并有連接腳7，就形成了Y型分路器集成塊。探測(cè)器必須考慮到對(duì)應(yīng)的λ1λ2、這二個(gè)波長(zhǎng)正好是探測(cè)器的峰值波長(zhǎng)，探測(cè)器可選用PIN探測(cè)器。該組合集成塊可直接裝入機(jī)箱后面板，由引線7連接于電路，信號(hào)處理部分8一般由二路放大器組成，然后分別模數(shù)(A／D)轉(zhuǎn)換，再經(jīng)過(guò)除法器，由數(shù)碼管9顯示。顯然，顯示部分裝在機(jī)箱面板中。這樣結(jié)構(gòu)緊湊，甚至可做成便攜式溫度測(cè)量?jī)x。
煤氣發(fā)生爐中心溫度測(cè)量，采用傳統(tǒng)方法準(zhǔn)確度低，例如熱電偶耐溫不夠，因爐中心溫度達(dá)1500℃；若采用間接測(cè)量法，比如通入一彎曲水管，其輸出水溫度變化即為爐內(nèi)溫度變化，需要一套液體恒流穩(wěn)壓裝置，其體積龐大，造價(jià)高，精度低。采用本發(fā)明可測(cè)得爐內(nèi)任一點(diǎn)溫度，相對(duì)誤差小于1％，響應(yīng)速度為10μs－1ms可調(diào)。
權(quán)利要求1.一種雙波長(zhǎng)光纖溫度傳感器，本實(shí)用新型的特征在于它是由探測(cè)光纖、連接器、Y型分路器集成塊以及信號(hào)處理和顯示部分組成，Y型分路器集成塊是由自聚焦透鏡、濾光片、探測(cè)器做成一體，用集成塊座加以固定，自聚焦透鏡的數(shù)值孔徑為0.17～0.37，直徑為0.8～0.25毫米。
專利摘要一種雙波長(zhǎng)光纖溫度傳感器，用于高溫的測(cè)量，它由探測(cè)光纖、連接器、Y型分路器集成塊，信號(hào)處理和顯示部分組成，Y型分路器集成塊是將自聚焦透鏡、濾光片和探測(cè)器集為一體，因此，結(jié)構(gòu)緊湊，與探測(cè)光纖連接方便，由于自聚焦透鏡的孔徑大，因而用它做成的Y型分路器光耦合效率高，且分光比可調(diào)，該傳感器可直接插入爐(熱源)內(nèi)，也可置于爐外進(jìn)行測(cè)量，相對(duì)誤差小于1％，響應(yīng)速度為10μs-1ms可調(diào)。
文檔編號(hào)G01J5/00GK2065756SQ8922184
公開(kāi)日1990年11月14日 申請(qǐng)日期1989年12月30日 優(yōu)先權(quán)日1989年12月30日
發(fā)明者陳堯生 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所