CN1699943A - 双锥型光纤渐逝波温度传感器及其双锥光纤探头的制造方法 - Google Patents

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CN1699943A CN 200510026234 CN200510026234A CN1699943A CN 1699943 A CN1699943 A CN 1699943A CN 200510026234 CN200510026234 CN 200510026234 CN 200510026234 A CN200510026234 A CN 200510026234A CN 1699943 A CN1699943 A CN 1699943A
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包华育
王廷云
卢军
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Abstract

本发明涉及一种双锥型光纤渐逝波温度传感器及其双锥光纤探头制造方法。本温度传感器由光源通过光纤经探头连接探测器、再由探测器连接信号处理单元组成，探头为双锥光纤探头，在置于温度变化场中时，由其双锥区段传感温度变化，双锥区段的渐逝场随之发生变化，导致传感光纤的传输能量变化；深测器将光信号转换成电信号后输入信号处理单元；信号处理单元对电信号处理后得到温度信息。其双锥光纤探头的制造方法是对单根光纤预热后缓慢熔融拉锥而成。本发明的温度传感器具有结构简单、制作容易、成本低，可应用于需要获取温度实时数据的各种场合。

Description

双锥型光纤渐逝波温度传感器及其双锥光纤探头制造方法
技术领域
本发明涉及一种光纤温度传感器及其探头制造方法，特别是一种双锥型光纤渐逝波温度传感器及其双锥光纤探头制造方法。
背景技术
近年来，传感器正朝着精确度高、可靠性高、适应性强、小巧和智能化的方向发展。在这方面，光纤传感器倍受国内外专家和用户的青睐。光纤具有抗电磁干扰和原子辐射、重量轻、绝缘性好、耐水、耐腐蚀便于网络化等优良的特性，它不仅用于正常的温度测量，更重要的是它可应用于一些特殊或恶劣环境温度测量，如高压、强电磁、核辐射等。它的传感能力来自温度对在光纤中传播的光波的影响，目前的光纤温度传感器种类很多，主要有喇曼光纤温度传感器、黑体辐射温度传感器、光纤光栅温度传感器。国外很多领先公司及研究机构已经开发出以上类型的光纤温度传感器，包括APOLLO，BANNER，LUSINO，及新兴公司等。国内也有很多高校做此方面的研究如清华大学、北方交大、南开大学、武汉理工、东南大学等等，较之国外，国内对于光纤温度传感器大都处在研究阶段，产业化较少。上述的已有光纤温度传感器结构均较复杂，制作较难，成本较高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种双锥型光纤渐逝波温度传感器及其双锥光纤探头制造方法。本发明的温度传感器测量灵敏度高，结构简单，易于制造，成本低。
为达到上述目的，本发明的构思是：
本发明从传感机理入手，提出了一种新型的双锥型光纤渐逝波温度传感器，旨在提高测量的准确度和可靠性。它基于光波锥区传输模型和光纤的渐逝波理论，利用熔锥型光纤作为光纤渐逝波传感元件，通过获取较强的渐逝场来实现温度传感器的高灵敏度。当包围传感头锥区的温度变化时，传感腰锥区的渐逝波因包层介质的温变特性而改变传输光的能量分布，这样就使得输出端测得的光功率发生改变，我们将根据输出功率值来表达温度变化。采用双锥光纤结构就是为了产生高的泄漏模，从而使包层对传输能量的作用突显出来，这样利用包层的微小变化就可以较大程度的改变传输特性，提高了测量的灵敏度；另外这种结构不仅数学模型简单，便于理论分析；而且易于实现和制作，且使用器件少、成本低。
根据上述构思，本发明采用下述技术方案：
一种双锥型光纤渐逝波温度传感器，由光源(1)通过光纤经探头(2)连接探测器(3)、再由探测器(3)连接信号处理单元(4)组成，其特征在于探头(2)为双锥光纤探头，在置于温度变化场中时，由其双锥区段传感温度变化，双锥区段的渐逝场随之发生变化，导致传感光纤的传输能量变化；深测器(3)将光信号转换成电信号后输入信号处理单元(4)；信号处理单元对电信号处理后得到温度信息。
上述的双锥光纤探头的结构是：由单根光纤熔融拉锥成纤芯(21)和包层(22)为双锥形区段，其两锥形以平滑弧形过渡；在双锥形区段外层敷有温度敏感材料(23)而使外形呈圆柱形状，温度敏感材料(23)外面有保护层(24)。
上述的双锥光纤探头的双锥形区段中央腰锥直径为光纤纤芯直径的3～6倍；拉锥的长度视传感器的灵敏度而定，锥区越长灵敏度越高，拉伸长度为5～25mm。
一种用于上述的双锥光纤探头制造方法，步骤为：(1)采用氢氧灯为微火矩，对单根光纤预热，为减少运动，预热时间要长，为1～4秒钟；(2)缓慢熔融拉锥，拉锥速度为(30-75um)×2/Sec，拉锥至锥区腰锥直径为光纤纤芯直径的3～6倍，拉伸长度为5～25mm。
本发明与现技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：本发明采双锥光纤探头，利用其锥区传感温度变化，其中渐逝场随之变化，导致传感光纤的传输能量变化，使得温度信息的获取快捷而有效。本发明的结构简单，探头制造方法简易，成本低。本发明可应用于需要获取温度实时数据的各种场合。
附图说明
图1是本发明的原理结构框图。
图2是双锥光纤探头的结构示意图。
具体实施方式
本发明的一个优选实施例结合附图说明如下：
参见图1和图2，本双锥型光纤渐逝波温度传感器由光源1通过光纤经探头2连接探测器3、再由探测器3连接信号处理单元4组成，其特征在于探头2为双锥光纤探头，在置于温度变化场中时，由其双锥区段传感温度变化，双锥区段的渐逝场随之发生变化，导致传感光纤的传输能量变化；深测器3将光信号转换成电信号后输入信号处理单元4；信号处理单元对电信号处理后得到温度信息。上述的双锥光纤探头的结构是：由单根光纤熔融拉锥成纤芯21和包层22为双锥形区段，其两锥形以平滑弧形过渡；在双锥形区段外层敷有温度敏感材料23而使外形呈圆柱形状，温度敏感材料23外面有保护层24。上述的双锥光纤探头的双锥区段中央腰锥直径为光纤纤芯直径的3～6倍；拉锥的长度视传感器的灵敏度而定，锥区越长灵敏度越高，拉伸长度为5～25mm。
上述的双锥光纤探头的制造方法，其步骤为：(1)采用氢氧焰灯为微火矩，对单根光纤预热，为减少运动，预热时间要长，为1～4秒钟；(2)缓慢熔融拉锥，拉锥速度为(30-75um)×2/Sec，拉锥至锥区腰锥直径为光纤纤芯直径的3～6倍，拉伸长度为5～25mm。

Claims (4)

1.一种双锥型光纤渐逝波温度传感器，由光源(1)通过光纤经探头(2)连接探测器(3)、再由探测器(3)连接信号处理单元(4)组成，其特征在于探头(2)为双锥光纤探头，在置于温度变化场中时，由其双锥区段传感温度变化，双锥区段的渐逝场随之发生变化，导致传感光纤的传输能量变化；深测器(3)将光信号转换成电信号后输入信号处理单元(4)；信号处理单元对电信号处理后得到温度信息。
2.根据权利要求1所述的双锥型光纤渐逝波温度传感器，其特征在于所述的双锥光纤探头的结构是：由单根光纤熔融拉锥成纤芯(21)和包层(22)为双锥形区段，其两锥形以平滑弧形过渡；在双锥形区段外层敷有温度敏感材料(23)而使外形呈圆柱形状，温度敏感材料(23)外面有保护层(24)。
3.根据权利要求2所述的双锥型光纤渐逝波温度传感器，其特征在于双锥光纤探头的双锥形区段中央腰锥直径为光纤纤芯直径的3～6倍；拉锥的长度视传感器的灵敏度而定，锥区越长灵敏度越高，拉伸长度为5～25mm。
4.一种用于权利要求1所述双锥型光纤渐逝波温度传感器的双锥光纤探头制造方法，其步骤为：(1)采用氢氧焰灯为微火矩，对单根光纤预热，为减少运动，预热时间要长，为1～4秒钟；(2)缓慢熔融拉锥，拉锥速度为(30-75um)×2/Sec，拉锥至锥区腰锥直径为光纤纤芯直径的3～6倍，拉伸长度为5～25mm。
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