專(zhuān)利名稱(chēng)：反射式光纖雙折射測(cè)溫探頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于溫度測(cè)量及光纖傳感技術(shù)領(lǐng)域。
光纖傳感器已廣泛應(yīng)用于對(duì)溫度的測(cè)量?，F(xiàn)有的光纖溫度計(jì)測(cè)溫范圍主要適用于常溫段(0℃～100℃)和高溫段(800℃～2000℃)。中溫段(100℃～800℃)則無(wú)合適的可實(shí)用的光纖測(cè)溫探頭。其原因是適用于常溫的光纖測(cè)溫探頭采用普通光纖，在溫度較高時(shí)探頭就失效；而適用于高溫的光纖測(cè)溫探頭，主要利用黑體輻射的原理測(cè)溫，若被測(cè)溫度太低時(shí)(低于600℃)，黑體輻射能量弱，探頭靈敏度就很低，測(cè)量結(jié)果誤差大，不能實(shí)用。目前尚未有解決中溫段測(cè)溫探頭的實(shí)用辦法。
本實(shí)用新型的目的在于克服已有技術(shù)的不足之處，設(shè)計(jì)出一種適用于中溫段的光纖測(cè)溫探頭。并具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)。
本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的一種反射式光纖雙折射測(cè)溫探頭，由傳導(dǎo)光纖組成的傳導(dǎo)單元及與之相連的溫度敏感元件組成的測(cè)溫單元所構(gòu)成，其特征在于所說(shuō)的溫度敏感元件由雙折射晶體及與其相連接的反射鏡構(gòu)成，所說(shuō)的測(cè)溫單元與所說(shuō)傳導(dǎo)單元之間有一帶有通孔的隔熱層。
本實(shí)用新型工作原理為單色光束輸入傳導(dǎo)光纖經(jīng)起偏器變成測(cè)溫的偏振光束，再經(jīng)隔熱層的通孔進(jìn)入雙折射晶體，產(chǎn)生雙折射現(xiàn)象再經(jīng)反射鏡反射由原路返回，最后由接收元件接收。當(dāng)雙折射晶體處于被測(cè)溫度區(qū)域，則進(jìn)入雙折射晶體的偏振光的相位差會(huì)隨溫度變化而變化，當(dāng)這束光由接收元件接收后，可通過(guò)檢測(cè)光束相位差的改變得到被測(cè)區(qū)域的溫度變化。
本實(shí)用新型采用耐較高溫度的雙折射晶體為溫度敏感元件以及其相連的耐高溫材料制成的反射鏡構(gòu)成測(cè)溫單元處于中溫段的測(cè)溫區(qū)域內(nèi)能正常工作，連有隔熱層傳導(dǎo)單元的光纖仍處于常溫區(qū)，從而解決了中溫段光纖測(cè)溫計(jì)的實(shí)用化問(wèn)題。
本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、測(cè)溫性能穩(wěn)定可靠，滿(mǎn)足了100℃～800℃范圍測(cè)溫要求。
附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明圖1為本實(shí)用新型一種實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。
本實(shí)用新型設(shè)計(jì)出一種反射式光纖雙折射溫度傳感器實(shí)施例，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，結(jié)合
如下本實(shí)施例包括傳導(dǎo)單元1隔熱層2及測(cè)溫單元3三部分，如圖1虛線(xiàn)柜內(nèi)所示。傳導(dǎo)單元由傳導(dǎo)光纖11透鏡12及偏振器13組成，傳導(dǎo)光纖的輸出端及透鏡、偏振器準(zhǔn)直對(duì)中并一起固定在一外套管14內(nèi)，該外套管可由金屬或陶瓷管制成。該外套管輸出端連有一園盤(pán)15，通過(guò)該園盤(pán)將外套管與隔熱層2固定在一起，隔熱層有一通孔，該孔與光纖，透鏡準(zhǔn)直對(duì)中，隔熱層的尺寸大小及厚度使其達(dá)到將傳導(dǎo)單元與被測(cè)高溫區(qū)的高溫隔離即可。本實(shí)施例采用20mm厚的聚乙烯管制成隔熱層。
本實(shí)施例的測(cè)溫單元由雙折射晶體31及粘接在該晶體一端的反射鏡32構(gòu)成，帶反射鏡的雙折射晶體安裝在一外套管33一端，該外套管另一端通過(guò)一園盤(pán)34固定在隔熱層的另一面，并與隔熱層的通孔準(zhǔn)直對(duì)中。
本實(shí)施例的工作過(guò)程為由光源4(例如激光器)發(fā)出的激光束耦合經(jīng)透鏡5進(jìn)入傳導(dǎo)光纖11，由光纖輸出的光經(jīng)透鏡12變?yōu)槠叫泄?，再由偏振?3變成偏振光，通過(guò)隔熱層2的通孔射入雙折晶體31后由反射鏡32反射，經(jīng)原光路返回，由光探測(cè)器6接收，經(jīng)信號(hào)處理7后得到溫度值。由于雙折射晶體的雙折射值會(huì)隨溫度而變，因此光探測(cè)器接收到的光強(qiáng)變化直接反映了被測(cè)溫度的變化值。
本實(shí)施例采用拋光后的鍺片作為反射鏡，能使在所測(cè)溫度范圍內(nèi)反射性能不變，而且價(jià)格低廉。本實(shí)施例采用石英晶體作為溫度的敏感元件，其優(yōu)點(diǎn)是石英晶體性能穩(wěn)定、耐高溫、晶片厚度可由測(cè)量范圍和測(cè)溫精度的要求選定。
本實(shí)施例中石英晶片厚度1.7mm；
測(cè)溫范圍 20°～300℃；溫度靈敏度0.5℃；光源工作波長(zhǎng)0.85μm(LED)；響應(yīng)時(shí)間 20秒；
權(quán)利要求1.一種反射式光纖雙折射測(cè)溫探頭，由傳導(dǎo)光纖組成的傳導(dǎo)單元及與之相連的溫度敏感元件組成的測(cè)溫單元所構(gòu)成，其特征在于所說(shuō)的溫度敏感元件由雙折射晶體及與其相連接的反射鏡構(gòu)成，所說(shuō)的測(cè)溫單元與所說(shuō)傳導(dǎo)單元之間有一帶有通孔的隔熱層。
2.如權(quán)利要求1所述的測(cè)溫探頭，其特征在于所說(shuō)的傳導(dǎo)單元由安裝在一外套管中的傳導(dǎo)光纖與該光纖，準(zhǔn)直對(duì)中的透鏡及偏振器所組成，所說(shuō)的測(cè)溫單元由固定在一外套管端口的石英晶片及固定在晶片上的鍺反射鏡所組成。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型屬于溫度測(cè)量及光纖傳感技術(shù)領(lǐng)域。本裝置包括傳導(dǎo)光纖、雙折晶體及與之相連的反射鏡組成的測(cè)溫部件，在傳導(dǎo)光纖與測(cè)溫部件之間連有一帶有通孔的隔熱層。本裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、測(cè)溫性能穩(wěn)定可靠，特別適合用于100℃～800℃范圍的測(cè)溫。
文檔編號(hào)G01J5/58GK2173394SQ93243229
公開(kāi)日1994年8月3日 申請(qǐng)日期1993年10月29日 優(yōu)先權(quán)日1993年10月29日
發(fā)明者廖延彪, 李文 申請(qǐng)人:清華大學(xué)