一种光学温度传感器及测温方法技术

本发明专利技术公开一种光学温度传感器及测温方法。其中，所述光学温度传感器包括：壳体，壳体内依次设置有第一光纤准直器和第二光纤准直器，在第一光纤准直器和第二光纤准直器之间设置有至少一个波晶片，且在波晶片的两侧均平行设置有偏振片；其中，经第一光纤准直器的光线垂直入射所述偏振片。所述测温方法包括：将传感器进行温度准确标定，建立温度和中心波长的对应关系，通过检测所述输出光线的中心波长，来确定待测温度。本发明专利技术提供的光学温度传感器及测温方法，由于能够通过偏振片和波晶片对入射光线进行处理，获得特定的波峰，通过检测特定波峰中心波长获得环境温度，提高了传感器测量温度的稳定性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及信息
，具体涉及一种光学温度传感器及测温方法。
技术介绍
近年来光纤传感器在越来越多的领域得到应用，尤其在航空航天、电力设施、医药、食品等方面对温度传感器的测量精度、响应度、稳定性等都有越来越高的要求。传统电子式传感器存在需要额外的能源供电，强电磁等恶劣环境无法正常工作等限制。基于光纤布拉格光栅(FiberBraggGrating，简称FBG)的温度传感器虽然克服了上述问题但还是存在时间稳定性较差的问题，即基于FBG的温度传感器放置或使用一段时间后，FBG的中心波长会发生变化，导致相同温度下传感器解调出的温度显示值不同。这是由FBG自身结构决定的，因为利用紫外光在光纤纤芯刻写的周期性结构会随时间的变化出现不同程度的消除，导致反射中心波长的漂移，从而导致测量误差的出现。因此，如何提供一种长时间稳定保持测量精度的温度传感器成为业界亟须解决的重要课题。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术提供一种光学温度传感器及测温方法。一方面，本专利技术提出一种光学温度传感器，包括：壳体，所述壳体内依次设置有第一光纤准直器和第二光纤准直器，在所述第一光纤准直器和所述第二光纤准直器之间设置有至少一个波晶片，且在所述波晶片的两侧均平行设置有偏振片；其中，经所述第一光纤准直器的光线垂直入射所述偏振片。其中，所述波晶片有多个，且厚度互不相同。其中，所述传感器还包括滤光片，所述滤光片设置在与所述第一光纤准直器最接近的所述偏振片和所述第一光纤准直器之间，或设置在与所述第二光纤准直器最接近的所述偏振片和所述第二光纤准直器之间，且所述滤光片与所述偏振片平行。其中，所述偏振片和所述波晶片通过光胶固定连接。另一方面，本专利技术提供一种采用上述任一光学温度传感器进行测温的方法，包括：将所述光学温度传感器设置在具有设定温度的恒温箱内，使得所述光学温度传感器的温度保持在所述设定温度；向所述光学温度传感器中的所述第一光纤准直器输出测试光线，经过所述波晶片和所述偏振片的处理后，经由所述第二光纤准直器接收输出光线；测量所述输出光线的中心波长，将所述中心波长与所述设定温度建立对应关系并存储；在获得多个所述设定温度与所述输出光线的中心波长之间的对应关系后，通过检测所述输出光线的中心波长，来确定待测温度。本专利技术提供的光学温度传感器及测温方法，由于能够通过偏振片和波晶片对入射光线进行处理,获得特定的波峰,通过检测特定波峰中心波长获得环境温度,提高了传感器测量温度的稳定性。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，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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为本专利技术一实施例光学温度传感器的结构示意图；图2为本专利技术另一实施例光学温度传感器的结构示意图；图3为本专利技术一实施例测温方法的流程示意图；附图标记说明：1-传导光纤；2-第一光纤准直器；3-偏振片；4-波晶片；5-第二光纤准直器；6-壳体；7-滤光片。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，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地描述，显然，所描述的实施例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。图1为本专利技术一实施例光学温度传感器的结构示意图，如图1所示，该光学温度传感器包括：壳体6、第一光纤准直器2、第二光纤准直器5、波晶片4和偏振片3，壳体6内依次设置有第一光纤准直器2和第二光纤准直器5，在第一光纤准直器2和第二光纤准直器5之间设置有至少一个波晶片4，且在波晶片4的两侧均平行设置有偏振片3，其中，经第一光纤准直器2的光线垂直入射偏振片3。壳体6密封保护第一光纤准直器2、第二光纤准直器5、偏振片3和波晶片4。第一光纤准直器将传导光纤1中传输的光引出为平行光，第二光线准直器5将接收到的光线引入到传导光纤1中。入射光垂直入射波晶片4后分裂成两束光，寻常光(ordinarylight，以下简称o光)和非常光(extraordinarylight以下简称e光)，o光的振动方向与波晶片4的光轴垂直，e光的振动方面与波晶片4的光轴相同，o光和e光在通过波晶片4后产生相位差，并叠加合成椭圆偏振光，上述入射光为线偏振光，是经过波晶片入射方向的偏振片3形成的，上述椭圆偏振光经过偏振片3后成为相干线偏振光，并出现周期性的透射峰。第一光线准直器2通过传导光纤1与宽谱光源设备连接，第二光线准直器5通过传导光纤1与解调仪连接。下面对本专利技术提供的光学温度传感器的工作原理进行说明。经过波晶片4入射方向的偏振片3后的出射光总是线偏振的，因而初始相位差δ入＝π或δ入＝0；由波晶片4引起的相位差其中，d为波晶片4的厚度，ne为e光在波晶片4内的折射率，no为o光在波晶片4内的折射率；通过波晶片4出射方向的偏振片3后，引起的相位差δ‘入＝π或δ‘入＝0；因此，通过波晶片4及其两侧的偏振片3的总的相位差δ＝δ入+δΔ+δ‘入，其中：当δ入＝π，δ‘入＝π时，当δ入＝0，δ‘入＝0时，当δ入＝0，δ‘入＝π时或当δ入＝π，δ‘入＝0时，而温度会影响波晶片4厚度d、o光在波晶片4内的折射率no和e光波晶片4内的折射率ne。当温度不同时，d、no和ne的值不同，求得的总的相位差δ值也就不同，与δ相对应的透射峰的中心波长也就不同，也就是说不同的温度对应不同的中心波长。通过对本专利技术提供的光学温度传感器进行温度准确标定，可以建立温度与波长的关系模型。在实际使用过程中，通过测量透射峰的中心波长，带入已经建立的温度与波长的关系模型中，即可获得需要测量的温度。下面通过具体的工作过程进一步说明本实施例的技术方案。在实际的应用中需要使用宽谱光源，光学温度传感器，解调仪和计算机。宽谱光源提供测量所需的光源，并通过传导光纤1与所述光学温度传感器连接，解调仪用于测量透射峰中心波长，通过传导光纤1与所述光学温度传感器连接，计算机与所述解调仪连接，用于根据获得的中心波长以及建立的温度与波长的关系模型，计算出需要测量的温度。宽谱光源发出的光线经过传导光纤1，被第一光纤准直器2引出成一束光场均匀的平行光，上述平行光经过偏振片3成为线偏振光，上述线偏振光入射到波晶片4，在波晶片4内分裂成两束光，在出射波晶片4时发生光束叠加合成，上述叠加合成的光线通过波晶片4出射方向的偏振片3后会出现周期性的透射峰，在工作的过程中波晶片4两侧的偏振片的偏振方向保持固定，上述带有周期性透射峰的光线被第二光纤准直器5接收，经过与其连接的传导光纤1传输到解调仪，解调仪测量出所述透射峰的中心波长，并发送上述中心波长到计算机，计算机根据所述中心波长以及已经根据所述光学温度传感器建立的温度与波长的关系模型，计算出所述需要测量的温度。本专利技术提供的光学温度传感器，由于能够通过偏振片和波晶片对入射光线进行处理,获得特定的波峰,通过检测特定波峰中心波长获得环境温度,提高了传感器测量温度的稳定性。在上述各实施例的基础上，进一步地，波晶片4有多个，且厚度互不相同。具体地，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学温度传感器，其特征在于，包括：壳体，所述壳体内依次设置有第一光纤准直器和第二光纤准直器，在所述第一光纤准直器和所述第二光纤准直器之间设置有至少一个波晶片，且在所述波晶片的两侧均平行设置有偏振片；其中，经所述第一光纤准直器的光线垂直入射所述偏振片。

【技术特征摘要】
1.一种光学温度传感器，其特征在于，包括：壳体，所述壳体内依次设置有第一光纤准直器和第二光纤准直器，在所述第一光纤准直器和所述第二光纤准直器之间设置有至少一个波晶片，且在所述波晶片的两侧均平行设置有偏振片；其中，经所述第一光纤准直器的光线垂直入射所述偏振片。2.根据权利要求1所述的光学温度传感器，其特征在于，所述波晶片有多个，且厚度互不相同。3.根据权利要求1或2所述的光学温度传感器，其特征在于，所述传感器还包括滤光片，所述滤光片设置在与所述第一光纤准直器最接近的所述偏振片和所述第一光纤准直器之间，或设置在与所述第二光纤准直器最接近的所述偏振片和所述第二光纤准直器之间，且所述滤光片与所述偏振片平行。4.根据权利要求1或2所述的光学温度传感器，其特征在于，所述偏振片和所述波晶片通过光胶固定连接。5.一种采用如权利要求1至4任一所述的光学温度传感器进行测温的方法，其特征在于，包括：将所述光学温度传感器设置在具有设定温度的恒温箱内，使得所述光学温度传感器的温度保持在所述设定温度；向所述光学温度传感器中的所述第一光...

【专利技术属性】
技术研发人员：李路明，李志国，张治国，于长江，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网江西省电力公司信息通信分公司，北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：北京;11