一种光纤温度传感探头及光纤温度传感系统技术方案

本发明专利技术公开了一种光纤温度传感探头及光纤温度传感系统，该光纤温度传感系统包括宽谱光源、扫频微波信号源、电光调制器、微波功分器、迈克尔逊干涉仪、光电探测器、混频器、数据采集电路和处理器。该光纤温度传感系统采用光纤环作为温度感应探头，整套系统的温度测量灵敏度可取决于系统所用扫频微波信号源的频率调节精度以及光纤温度探头所用光纤的长度。可实现高达500℃的测量范围，并可对系统测量灵敏度进行实时调节。

An optical fiber temperature sensor and optical fiber temperature sensing system

The invention discloses an optical fiber temperature sensor probe and an optical fiber temperature sensor system. The optical fiber temperature sensor system comprises a broad spectrum light source, a sweep frequency microwave signal source, an electro-optic modulator, a microwave power divider, a Michelson interferometer, a photoelectric detector, a mixer, a data acquisition circuit and a processor. The optical fiber temperature sensor system uses the optical fiber ring as the temperature sensing probe. The temperature measurement sensitivity of the whole system depends on the frequency adjustment accuracy of the sweep microwave signal source used in the system and the length of the optical fiber used in the optical fiber temperature sensor. It can achieve the measurement range up to 500 degrees, and can adjust the measurement sensitivity of the system in real time.

【技术实现步骤摘要】
一种光纤温度传感探头及光纤温度传感系统
本专利技术涉及温度测量
，特别是涉及一种光纤温度传感探头及光纤温度传感系统。
技术介绍
目前光纤温度传感器主要有光纤法珀，光纤光栅和光纤荧光等类型的传感器。而这些传感器对应的解调系统也大都采用光学解调的方法来实现，前两者传感器的解调系统由于采用光学解调方法而容易受到环境因素的影响。光纤荧光温度传感器的解调系统采用电学方法，但该解调方法受限于荧光测温材料的荧光强度。综上，基于现有光纤温度传感器的上述缺陷，本领域技术人员亟需提供一种能够实时准确调节温度检测精度的光纤温度传感设备。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种光纤温度传感探头及光纤温度传感系统，以实现实时准确调节温度检测精度的目的。为实现上述目的，本专利技术提供了一种光纤温度传感探头，包括：温度感应环，由光纤制成，用于感应温度；光纤环，处于恒定温度环境中，用于与所述温度感应环形成长度差，实现温度测量。可选的，所述温度感应环和所述光纤环均由单模光纤制成。可选的，所述温度感应环和所述光纤环均采用光纤陀螺绕环工艺将单模光纤做环绕制成。可选的，所述温度感应环和所述光纤环均涂设有金属涂层。本专利技术还提供了一种光纤温度传感系统，包括宽谱光源、扫频微波信号源、电光调制器、微波功分器、迈克尔逊干涉仪、光电探测器、混频器、数据采集电路和处理器；所述宽谱光源产生的线偏振光入射至所述电光调制器的第一入射端；所述微波功分器的输入端连接所述扫频微波信号源的输出端并将所述扫频微波信号源产生的微波信号分成第一微波信号和第二微波信号，所述第一微波信号传输至所述电光调制器的第二入射端，所述电光调制器将所述第一微波信号调制到所述线偏振光上形成光载微波信号；所述第二微波信号经微波移相器输入至所述混频器的本振输入端；所述光载微波信号入射至迈克尔逊干涉仪的输入端，所述迈克尔逊干涉仪的入光口与所述电光调制器的输出端连接，所述迈克尔逊干涉仪包括如上所述的光纤温度传感探头，所述迈克尔逊干涉仪的两臂分别为所述温度感应环和所述光纤环；所述光载微波信号入射至所述迈克尔逊干涉仪，并由所述迈克尔逊干涉仪的所述温度感应环和所述光纤环反射输出至所述光电探测器中，所述光电探测器将反射的光载微波信号转化为感温微波信号；所述感温微波信号输入至所述混频器的射频输入端，所述第二微波信号和所述感温微波信号经所述混频器混频后传输至所述数据采集电路，所述数据采集电路得到的包含温度信号的直流信号传输至所述处理器中计算被测温度。可选的，所述迈克尔逊干涉仪还包括单模光纤耦合器，所述单模光纤耦合器的输出端的两臂分别熔接所述温度感应环和所述光纤环，所述温度感应环的末端和所述光纤环的末端分别镀有高反膜。可选的，所述电光调制器连接有调制器控制电路，所述调制器控制电路用于将所述电光调制器的工作点控制在输出正交点。可选的，所述光纤温度传感系统还包括低噪放大器，所述低噪放大器设于所述光电探测器与所述混频器之间，所述低噪放大器用于处理所述感温微波信号。可选的，所述光纤温度传感系统还包括低通滤波器，所述低通滤波器设于所述混频器与所述数据采集电路之间，所述低通滤波器用于处理所述第二微波信号和所述感温微波信号混频后的信号。根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：本专利技术公开的光纤温度传感探头及光纤温度传感系统采用光纤环作为温度感应探头，整套系统的温度测量灵敏度可取决于系统所用扫频微波信号源的频率调节精度以及光纤温度探头所用光纤的长度。可实现高达500℃的测量范围，并可对系统测量灵敏度进行实时调节。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术的实施例2提供的光纤温度传感系统结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。实施例1：本实施例1提供的光纤温度传感探头包括温度感应环和光纤环。温度感应环由光纤制成，用于感应温度；光纤环处于恒定温度环境中，用于与温度感应环形成长度差，实现温度测量。在实际应用中，所述温度感应环和所述光纤环均采用光纤陀螺绕环工艺将单模光纤做环绕制成。另外，为了增大温度测量范围，可以有金属涂层的光纤制作温度感应环和光纤环。光纤由于受温度的变化会使在光纤中传输的光载微波信号的相位发生变化，而且这种变化是线性的和可重复的，因此可以利用光纤的温度敏感性来制作温度传感器。测量时，需要保证光纤环所处的温度不要发生变化，其对温度的变化容忍值取决于其长度和温度测量的精度。实施例2：如图1所示，本实施例2提供的光纤温度传感系统包括宽谱光源101、扫频微波信号源108、电光调制器102、微波功分器109、迈克尔逊干涉仪、光电探测器106、混频器202、数据采集电路204和处理器205。所述宽谱光源101产生的线偏振光入射至所述电光调制器102的第一入射端；所述微波功分器109的输入端连接所述扫频微波信号源108的输出端并将所述扫频微波信号源108产生的微波信号分成第一微波信号和第二微波信号，所述第一微波信号传输至所述电光调制器102的第二入射端，所述电光调制器102将所述第一微波信号调制到所述线偏振光上形成光载微波信号；所述第二微波信号经微波移相器201输入至所述混频器202的本振输入端；所述光载微波信号入射至迈克尔逊干涉仪的输入端，所述迈克尔逊干涉仪的入光口与所述电光调制器102的输出端连接，所述迈克尔逊干涉仪包括实施例1所述的光纤温度传感探头，所述迈克尔逊干涉仪的两臂分别为所述温度感应环105和所述光纤环104；所述光载微波信号入射至所述迈克尔逊干涉仪，并由所述迈克尔逊干涉仪的所述温度感应环105和所述光纤环104反射输出至所述光电探测器106中，所述光电探测器106将反射的光载微波信号转化为感温微波信号；所述感温微波信号输入至所述混频器202的射频输入端，所述第二微波信号和所述感温微波信号经所述混频器202混频后传输至低通滤波器203中，滤除高频信号的直流信号传输至所述数据采集电路204。所述微波信号源108在进行每次频率调节时，发送触发信号给数据采集电路204以触发数据采集电路进行直流信号采集，同时将扫描时的频率值传输至所述处理器205中。包含温度信息的直流信号传输至所述处理器205中。所述处理器205根据微波信号源输出微波信号的频率值以及在该频率值下的直流输出来得到待测温度值。在实际应用中，所述迈克尔逊干涉仪还包括单模光纤耦合器103，所述单模光纤耦合器103的输出端的两臂分别熔接所述温度感应环105和所述光纤环104，所述温度感应环105的末端和所述光纤环104的末端分别镀有高反膜。具体使用该光纤温度传感系统时，所述电光调制器102还连本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光纤温度传感探头，其特征在于，包括：温度感应环，由光纤制成，用于感应温度；光纤环，处于恒定温度环境中，用于与所述温度感应环形成长度差，实现温度测量。

【技术特征摘要】
1.一种光纤温度传感探头，其特征在于，包括：温度感应环，由光纤制成，用于感应温度；光纤环，处于恒定温度环境中，用于与所述温度感应环形成长度差，实现温度测量。2.根据权利要求1所述光纤温度传感探头，其特征在于，所述温度感应环和所述光纤环均由单模光纤制成。3.根据权利要求2所述光纤温度传感探头，其特征在于，所述温度感应环和所述光纤环均采用光纤陀螺绕环工艺将单模光纤做环绕制成。4.根据权利要求1所述光纤温度传感探头，其特征在于，所述温度感应环和所述光纤环均涂设有金属涂层。5.一种光纤温度传感系统，其特征在于，包括宽谱光源、扫频微波信号源、电光调制器、微波功分器、迈克尔逊干涉仪、光电探测器、混频器、数据采集电路和处理器；所述宽谱光源产生的线偏振光入射至所述电光调制器的第一入射端；所述微波功分器的输入端连接所述扫频微波信号源的输出端并将所述扫频微波信号源产生的微波信号分成第一微波信号和第二微波信号，所述第一微波信号传输至所述电光调制器的第二入射端，所述电光调制器将所述第一微波信号调制到所述线偏振光上形成光载微波信号；所述第二微波信号经微波移相器输入至所述混频器的本振输入端；所述光载微波信号入射至迈克尔逊干涉仪的输入端，所述迈克尔逊干涉仪的入光口与所述电光调制器的输出端连接，所述迈克尔逊干涉仪包括如权利要求1-4任一项所述的光纤温度传感探头，所述迈克尔逊干涉仪的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李青，
申请(专利权)人：李青，
类型：发明
国别省市：湖南,43