CN2558976Y - 强度调制型光传感温度监测装置 - Google Patents

Abstract

强度调制型光传感温度监测装置将光学技术与传统测温方法相结合，其结构简单，成本低廉。本装置有一个光路构件，以及放置在光路上的遮光片或光衰减片，遮光片或光衰减片安装在一个由两种热膨胀系数不同的材料构成的感温构件上。从光路构件的发射器发射的一束光照射在接收器上并被其接收，或者从发射器发射的一束光照射到反射镜上，被反射到接收器中接收，通过接收器输出光信号与处理装置连接。遮光片或者光衰减片被放置在光路中，感温构件会随测温点的温度变化而导致遮光片或者光衰减片在光路中移动致使光路损耗变化，使接收器接收到的光功率改变，因而能测得被测物体的温度。适用于各种不能采用接触式电传感测温方法的场所。

Description

强度调制型光传感温度监测装置

技术领域

本实用新型发明属于温度监测技术，涉及光电传感远距离温度监测装置。

背景技术

温度传感技术是工业生产以及日常生活中应用最为广泛的传感技术之一，利用温度传感技术进行温度的测量和监控在工业生产以及日常生活中具有极其重要的意义。目前应用较为广泛的温度监测技术主要运用接触式电传感技术，例如热电偶式、热电阻式、集成电路式等温度传感技术。但是这些技术在有些情况下应用存在一定困难，例如在超高压输电设备、易燃易爆物品、导电物体等领域。在超高压输电设备的温度监测中，由于处于强电磁场中，一般的接触式电传感测温方法难以解决绝缘问题和电磁干扰问题。在易燃易爆物品的温度监测中，由于电传感方式容易引起电火花而导致危险。在导电物体的温度监测中，由于测温体物性的影响导致温度测量的准确性下降。

下面以超高压输电线路为例，详细说明现有温度监测技术的一些缺点。在超高压输电线路中，由于高压电开关或者变压器等电气设备，因某些原因会产生大量热量，如果不能及时处理会导致高压开关或变压器被烧毁，从而导致事故的发生，造成重大经济损失。因此对高压电开关触点和变压器等设备进行温度监控非常重要。但是由于需要进行温度监控的环境处于强电磁场中，一般的接触式测温方法难以解决绝缘问题和电磁干扰问题。采用非接触式红外辐射测温法，测量结果易受环境影响，成本很高，而且不适合在高压开关柜等情况中使用。中国专利申请号为02112192.3名称为“光电式温度监测装置”。将一个光路构件固定安装在一个由两种热膨胀系数不同的材料构成的感温构件上，光路构件可以是构成直射光路的光束发射器和光束接收器也可以是构成反射光路的光束发射器和光束接收器与反射镜的组合。从发射器发射的一束光照射在接收器上并被其接收，或者从发射器发射的一束光照射到反射镜上，被反射到接收器中接收，通过接收器输出光信号与处理装置连接。感温构件会随测温点的温度变化而导致光路偏离，二者存在一定关系，从接收器接收到的光功率的大小能指示出偏离量的大小，因而能测得被测物体的温度。利用全光学方法进行温度测量和信号传递，较好地解决了强电磁场中的绝缘和干扰等问题。但是由于感温构件两端固定安装在连接件上，其传感温度不够灵敏，而且不利于对测温点大范围的温度变化实现更高精度的测量。

发明内容

本实用新型发明提供一种强度调制型光传感温度监测装置，能克服现有技术的缺点，进一步简化结构，减小了测温传感器的体积，且使传感温度更为灵敏，对测温点大范围的温度变化可以实现更高精度的测量。

为了实现上述目的，其技术方案是包括与上述专利一样的光路构件，由两种热膨胀系数不同的材料构成的支架型或双金属片型的感温构件，以及信号处理装置。结构特点是将感温构件悬臂连接在支架上，且将安装在感温构件上的光衰减构件放置在光路构件构成的光路中，从光束发射器发射的光束经过光衰减构件的衰减被接收器接收，通过接收器输出光信号至处理装置，实现光电转换、信号放大、数据处理、记录显示或报警等功能，可按接收到光信号的强弱指示对被测物体的温度进行高精度的测量监测。

光衰减构件可以为由光不能透射的物质制成的遮光片构成或者由产生透射光衰减的光衰减片构成。感温构件带动遮光片移动改变了光路的通光面积，从而产生了光功率的衰减。遮光片可以由各种光不能透射的物质制成，更为方便的是可以直接由感温构件的一部分构成。光衰减片可以为固定衰减率的衰减片也可以为沿着一个方向衰减率变化的可变式光衰减片。当感温构件使得可变式光衰减片的位置发生变化，光路通过可变式光衰减片的不同位置而产生不同的衰减率，同样可以到达对被测物体测温的效果。

装置中虽然感温构件和光路构件的结构形式有多种选择，但出自同样的构思，测温原理和方法相同。

发明创造的有益效果：

(1)本装置将光衰减构件与感温构件相结合，感温构件悬臂安装，使感温构件热膨胀变形更为灵敏，导致光衰减构件在光路中移动，致使光信号功率的改变，通过光信号传递，对测温点大范围的温度变化实现更高精度的测量；

(2)本装置完全解决了强电磁场中的绝缘、干扰问题，易燃易爆物品的安全问题，测量准确性问题等等，使得本装置适用于各种情况下对温度的精确测量和可靠的监控。

附图说明

图1是例1的结构示意图；

图2是例2的结构示意图；

图3是例3的结构不意图；

图4是例4的结构示意图。

具体实施方式：

参照附图详细说明技术方案的实施例。

例1：如图1所示，构成光路构件的发射器4和接收器7分别通过连接件3和连接件8固定安装在底座13上，光衰减构件12安装在双金属片感温构件5上，光衰减构件12被放置在光路构件构成的光路中，感温构件5悬臂固定安装在底座13上。入射光1经由光纤2由发射器4转化为光束6，经过光衰减构件12照射到接收器7上；双金属片感温构件5与测温点接触或尽量靠近，接收器7接收到的光信号通过光纤10传输到处理装置9。处理装置具有光电转换、信号放大、数据处理、记录显示、报警等功能装置。当测温点的温度发生变化时，双金属片感温构件5的温度会随之改变，由于双金属片内热膨胀产生的应力导致双金属片产生一定量的弯曲，且温度变化量与弯曲度之间存在一定的线性关系。由双金属片弯曲带动光衰减构件12在光路中移动，光衰减构件12部分挡住或者衰减了光束6，并且随着光衰减构件12的位置变化，光束6被接收器7所接收到光功率的强弱会随之改变。因此，测试从接收器7中接收到的功率大小，可以确定出被测体的温度变化量，经过定标之后即可测得被测体的温度值。由于光信号的强弱直接反映了被测物体的温度，因此只需要对接收到的光功率强弱进行检测，从而得出被测物体的温度，达到温度监测或监控的目的。综上可知，感温构件悬臂安装，使感温构件热膨胀变形更为灵敏，可以对被测物体的大温度变化范围进行直接的更高精度的测量而不需要增加接收器的个数。测量温度的精度主要依赖于光功率的探测精度以及双金属片形变幅度与温度变化之间的定量关系。由于信号光通过光纤10传送到远处再进行处理，因此可以做到对高压完全绝缘不受外界强电磁场的干扰，对易燃易爆没有任何危险，不受测温物质物性的影响等等。这种装置体积小，精度及可靠性高，非常适合于安装在空间较小的设备内部。

例2：如图2所示，采用与例1同样的感温构件，但光路构件采用反射型。同时作为发射器和接收器的器件4和反射镜11分别通过连接件3和连接件8固定安装在底座13上。与例1相同，光衰减构件12安装在双金属片感温构件5上，光衰减构件12被放置在光路构件构成的光路中，感温构件5固定安装在底座13上。入射光1经由光纤2由发射器4转化为光束6经过光衰减构件12照射到反射镜11上，反射镜反射的光再次经过光衰减构件12被接收器4接收。由于测温点温度变化，导致双金属片5的弯曲导致安装在其上的光衰减构件12在光路中移动，光衰减构件12部分挡住或者衰减了光束6，并且随着光衰减构件12的位置变化，从而使得反射镜11反射到接收器4上的光功率随之变化。接收器4接收到的光信号通过光纤2传输到反射光分离器14中，反射光分离器14可以由光耦合器或光环行器等构成，反射光信号被分离到另一根光纤15中，然后被传输到处理装置9中。

例3与例1不同的是感温构件采用U型结构的双金属片5。如图3所示，U型双金属片两臂的一端安装光衰减构件12，另一端固定安装在底座13上。当温度发生改变时，U形结构的张角会发生改变，从而改变光衰减构件12在光路中的位置，使得接收器7接收到的光功率与被测物体温度相关，通过测量光信号功率的强弱达到监测温度的目的。

例4：如图4所示，光衰减构件12与双金属片5的安装方式与例3相同；其余光路构件安装连接及功能关系同例2。

Claims (5)

1.强度调制型光传感温度监测装置，包括光路构件、感温构件及信号处理装置，其特征是将安装在感温构件上的光衰减构件放置在光路构件构成的光路中，感温构件悬臂连接在底座上，从光束发射器发射的光束经过光衰减构件的衰减被接收器接收，通过接收器输出光信号至处理装置。

2.按权利要求1所述强度调制型光传感温度监测装置，其特征是光衰减构件由光不能透射的物质制成的遮光片构成。

3.按权利要求1所述强度调制型光传感温度监测装置，其特征是光衰减构件由产生透射光衰减的光衰减片构成。

4.按权利要求1或2或3所述强度调制型光传感温度监测装置，其特征是光衰减构件安装在双金属片感温构件(5)上，入射光(1)经由光纤(2)由光束发射器(4)转化为光束(6)经过光衰减构件(12)照射到接收器(7)上，接收器(7)接收到的光信号通过光纤(10)传输到处理装置(9)。

5.按权利要求1或2或3所述强度调制型光传感温度监测装置，其特征是入射光(1)经由光纤(2)由发射器(4)转化为光束(6)经过光衰减构件(12)照射到反射镜(11)上，反射镜反射的光被接收器(4)接收；接收器(4)接收到的光信号通过光纤(2)传输到反射光分离器(14)，反射光被传输到处理装置(9)。

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