热光系数的测量系统及测量方法技术方案

本发明专利技术提供一种热光系数的测量系统，涉及光纤领域，包括：信号发射器组、光纤热光系数传感器和处理器。信号发射器组与被测材料通过传输光纤连接。被测量材料覆盖于光纤热光系数传感器的表面，或者光纤热光系数传感器位于被测材料中。光纤热光系数传感器与处理器通过传输光纤连接。光纤热光系数传感器包括光纤温度传感器和光纤折射率传感器，光纤温度传感器和光纤折射率传感器串联。本发明专利技术还提供一种热光系数的测量方法，将该测量方法应用于热光系数的测量系统，可以同时测量被测材料的同一位置的温度和折射率，进而使得到的热光系数更准确。

Measurement System and Method of Thermo-optical Coefficient

The invention provides a thermo-optical coefficient measurement system, which relates to the field of optical fibers, including a signal transmitter group, an optical fiber thermo-optical coefficient sensor and a processor. The signal transmitter group is connected with the measured material through transmission optical fibers. The measured material covers the surface of the optical fiber thermo-optic coefficient sensor, or the optical fiber thermo-optic coefficient sensor is located in the measured material. Optical fiber thermo-optical coefficient sensor and processor are connected by transmission optical fiber. Optical fiber thermo-optical coefficient sensor includes optical fiber temperature sensor and optical fiber refractive index sensor, optical fiber temperature sensor and optical fiber refractive index sensor in series. The invention also provides a method for measuring the thermo-optical coefficient, which can be applied to the measurement system of the thermo-optical coefficient to simultaneously measure the temperature and refractive index of the same position of the measured material, thereby making the thermo-optical coefficient more accurate.

【技术实现步骤摘要】
热光系数的测量系统及测量方法
本专利技术涉及光纤领域，尤其涉及一种热光系数的测量系统及测量方法。
技术介绍
热光系数是指光学材料的折射率随着温度变化的变化率，用光学材料的折射率与温度的比值系数来表示。不同光学材料的热光系数不同，需要一种热光系数测量系统对光学材料的热光系数的进行测量。现有的热光系数测量系统一般通过测量正在被加热的被测材料的折射率，计算得到该被测材料的热光系数，这种热光系数测量系统普遍无法同时测量被测材料的同一位置的折射率和温度，导致得到的热光系数不准确。
技术实现思路
本专利技术提供一种热光系数的测量系统及一种热光系数的测量方法，将该测量方法一个用于该热光系数的测量系统，可以同时测量被测材料的同一位置的折射率和温度，进而使得到的热光系数更准确。本专利技术实施例第一方面提供一种热光系数的测量系统，包括：信号发射器组、光纤热光系数传感器和处理器；所述信号发射器组与被测材料通过传输光纤连接；所述被测量材料覆盖于所述光纤热光系数传感器的表面，或者所述光纤热光系数传感器位于所述被测材料中；所述光纤热光系数传感器与所述处理器通过传输光纤连接；所述光纤热光系数传感器包括光纤温度传感器和光纤折射率传感器，所述光纤温度传感器和所述光纤折射率传感器串联。本专利技术还提供一种热光系数的测量方法，该测量方法应用于一种热光系数的测量系统，该测量系统包括：通过光纤热光系数传感器同时获取被测材料的同一位置的温度数据信号和折射率数据信号，并将所述温度数据信号和折射率数据信号通过传输光纤传输至处理器；通过所述处理器根据所述温度数据信号和折射率数据信号计算得到所述被测材料的热光系数。在上述各实施例中，由于设置有光纤热光系数传感器，光纤热光系数传感器包括光纤温度传感器和光纤折射率传感器，且光纤温度传感器和光纤折射率传感器串联，故可以同时测量被测材料的同一位置的温度和折射率，进而使得到的热光系数更准确。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为本专利技术第一实施例提供的热光系数的测量系统的结构示意图；图2为本专利技术第二实施例提供的热光系数的测量系统的结构示意图；图3为本专利技术第三实施例提供的热光系数的测量系统的结构示意图；图4为本专利技术第四实施例提供的热光系数的测量方法的流程图；图5为本专利技术第五实施例提供的热光系数的测量方法的流程图。具体实施方式为使得本专利技术的专利技术目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本专利技术实施例提供的附图，对本专利技术实施例提供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，而非全部实施例。基于本专利技术提供的实施例，本领域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。请参阅图1，图1为本专利技术第一实施例提供的热光系数的测量系统的结构示意图，如图1所示，该热光系数的测量系统包括：信号发射器组100、光纤热光系数传感器200和处理器300。信号发射器组100与被测材料500通过传输光纤400连接。被测材料500覆盖于光纤热光系数传感器200的表面，或者光纤热光系数传感器200位于被测材料500中。光纤热光系数传感器200与处理器300通过传输光纤400连接。光纤热光系数传感器200包括光纤温度传感器210和光纤折射率传感器220，光纤温度传感器210和光纤折射率传感器220串联。信号发射器组100发射两种不同频率的光信号，两种不同频率的光信号通过传输光纤400被传输至光纤热光系数传感器200，被测材料500被涂抹在光纤热光系数传感器200的表面上，若被测材料500受热易挥发或蒸发，则将被测组件直接插入被测材料中。信号发射器组100通过传输光纤400将两种不同频率的光信号传输至被测材料500上，被测材料500在两种不同频率的光信号的激励下，分别输出两种不同频率的响应信号，光纤温度传感器210和光纤折射率传感器220接收该两种不同频率的响应信号，同时得到被测材料的同一位置的温度数据信号和折射率数据信号。对被测材材料进行加热，光纤热光系数传感器200同时得到被测材料的同一位置的折射率数据信号和温度数据信号，并通过传输光纤400将该折射率数据信号和温度数据信号传输至处理器中，处理器根据折射率数据信号和温度数据信号解调得到被测材料的温度数据和折射率数据，并根据该被测材料的折射率随着温度变化的变化率得到该被测材料的热光系数。需要说明的是，光纤热光系数传感器200为光纤折射率传感器210和光纤温度传感器220串联组合形成的光纤热光系数传感器，图1中仅以光纤温度传感器210通过传输光纤400与信号发射器组100连接，光纤折射率传感器220通过传输光纤400与处理器300连接为例进行说明，光纤折射率传感器220还可以通过传输光纤400与信号发射器组100连接，光纤温度传感器210还可以通过传输光纤400与处理器300连接。在实际应用中，现有的热光系数的测量系统无法同时保证测量得到的温度数据和折射率数据的空间一致性和时间一致性。先后获取被测材料的同一位置的温度数据和折射率数据，由于被测材料的热传导和热对流，测量位置处的温度会随时间变化而变化，先后测量被测材料的同一位置的温度数据和折射率数据会使热光系数的测量不准确，同时测量被测材料的不同位置处的折射率数据和温度数据，由于热传导不均匀，温度数据与测量折射率数据的位置处的温度会产生误差，进而导致热光系数的测量不准确。本实施例中，由于设置有光纤热光系数传感器200，光纤热光系数传感器200为光纤折射率传感器210和光纤温度传感器220串联组合形成的光纤热光系数传感器，故可以同时测量被测材料的同一位置的温度数据和折射率数据，同时保证温度数据和折射率数据的时间一致性和空间一致性，进而使测量得到的热光系数更加准确。在本实施例中，由于设置有光纤热光系数传感器，光纤热光系数传感器包括光纤温度传感器和光纤折射率传感器，且光纤温度传感器和光纤折射率传感器串联，故可以同时测量被测材料的同一位置的温度和折射率，进而使得到的热光系数更准确。请参阅图2，图2为本专利技术第二实施例提供的热光系数的测量系统的结构示意图，如图2所示，与前述图1所示的热光系数的测量系统不同的是，在本实施例中：进一步地，信号发射器组100包括：第一光信号发射器110、第二光信号发射器120和光纤合束器130。第一光信号发射器110和第二光信号发射器120发出的光信号的频率不同。第一光信号发射器110和第二光信号发射器120分别与光纤合束器130通过传输光纤400连接。进一步地，该测量系统还包括反射镜600。第一光信号发射器110、第二光信号发射器120分别与光纤合束器的第一端130a通过传输光纤400连接，光纤合束器的第二端130b通过传输光纤400，分别与被测材料500和光纤热光系数传感器200的第一端连接。光纤热光系数传感器的第二端200b与反射镜600连接。光纤合束器的第一端130a还与处理器300通过传输光纤400连接。进一步地，光纤折射率传感器210为光纤本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种热光系数的测量系统，其特征在于，包括：信号发射器组、光纤热光系数传感器和处理器；所述信号发射器组与被测材料通过传输光纤连接；所述被测量材料覆盖于所述光纤热光系数传感器的表面，或者所述光纤热光系数传感器位于所述被测材料中；所述光纤热光系数传感器与所述处理器通过传输光纤连接；所述光纤热光系数传感器包括光纤温度传感器和光纤折射率传感器，所述光纤温度传感器和所述光纤折射率传感器串联。

【技术特征摘要】
1.一种热光系数的测量系统，其特征在于，包括：信号发射器组、光纤热光系数传感器和处理器；所述信号发射器组与被测材料通过传输光纤连接；所述被测量材料覆盖于所述光纤热光系数传感器的表面，或者所述光纤热光系数传感器位于所述被测材料中；所述光纤热光系数传感器与所述处理器通过传输光纤连接；所述光纤热光系数传感器包括光纤温度传感器和光纤折射率传感器，所述光纤温度传感器和所述光纤折射率传感器串联。2.如权利要求1所述的测量系统，其特征在于，所述信号发射器组包括：第一光信号发射器、第二光信号发射器和光纤合束器；所述第一光信号发射器和所述第二光信号发射器发出的光信号的频率不同；所述第一光信号发射器和第二光信号发射器分别与光纤合束器通过传输光纤连接。3.如权利要求2所述的测量系统，其特征在于，所述测量系统还包括反射镜；所述第一光信号发射器、所述第二光信号发射器分别与所述光纤合束器的第一端通过传输光纤连接，所述光纤合束器的第二端通过传输光纤，分别与所述被测材料和所述光纤热光系数传感器的第一端连接；所述光纤热光系数传感器的第二端与所述反射镜连接；所述光纤合束器的第一端还与所述处理器通过传输光纤连接。4.如权利要求2所述的测量系统，其特征在于，所述第一光信号发射器、所述第二光信号发射器分别与所述光纤合束器的第一端通过传输光纤连接，所述光纤合束器的第二端通过传输光纤，分别与所述光纤热光系数传感器的第一端和所述被测材料连接；所述光纤热光系数传感器的第二端与所述处理器通过传输光纤连接。5.如权利要求1所述的测量系统，其特征在于，所述光纤折射率传感器为光纤表面等离子体共振传感器、侧抛光纤传感器、...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈郁芝，李学金，方林，洪学明，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：广东,44