一种光纤温度传感器制造技术

本发明专利技术公开了一种光纤温度传感器，其特征是，包括由光纤连接网路单元连接的光纤时延测量单元和光纤传感头单元，所述光纤连接网路单元包括传输光纤和由传输光纤串联连接的N个1x2光分路器，每个1x2光分路器连接一个光纤传感头单元；所述光纤时延测量单元包括控制单元和与控制单元连接的时间数字转换电路、限幅比较放大器和光发射机，光发射机通过光环行器连接光接收机，光接收机与限幅比较放大器连接，光环行器还与光纤连接网路单元连接；所述光纤传感头单元包括传感光纤和与传感光纤两端分别连接的双端光反射器及单端光反射器，双端光反射器与光纤连接网路单元连接。这种光纤温度传感器成本低、实用性好。

【技术实现步骤摘要】
一种光纤温度传感器
本专利技术涉及光纤传感技术，具体是一种光纤温度传感器。
技术介绍
目前光纤温度传感器主要有基于光纤光栅的方案、基于拉曼散射原理的R-OTDR方案、基于布里渊散射原理的B-OTDR或B-OTDA方案、基于F-P干涉仪的方案。目前的光纤温度传感器优势很突出，但现有光纤温度传感器的成本劣势也很突出，特别是点状分布的温度传感器，对现有温度电传感器，其温度敏感器和解调电路的成本均很低，现有光纤温度传感器的成本高，主要因素不在于光纤的成本，而在于解调器的成本。成本因素严重制约了光纤传感器的推广和应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的不足，而提供一种光纤温度传感器。这种光纤温度传感器成本低、实用性好。实现本专利技术目的的技术方案是：一种光纤温度传感器，包括由光纤连接网路单元连接的光纤时延测量单元和光纤传感头单元，所述光纤连接网路单元用于传输和分配光信号包括传输光纤和由传输光纤串联连接的N个1x2光分路器，其中N值范围为：1-30，每个1x2光分路器连接一个光纤传感头单元；所述光纤时延测量单元包括控制单元和与控制单元连接的时间数字转换电路、限幅比较放大器和光发射机，光发射机通过光环行器连接光接收机，光接收机与限幅比较放大器连接，光环行器还与光纤连接网路单元连接；所述光纤传感头单元用于传感被测物体的温度包括传感光纤和与传感光纤两端分别连接的双端光反射器及单端光反射器，双端光反射器与光纤连接网路单元连接。所述1x2光分路器的主路和支路的分光比范围为：1:99-20:80。所述光发射机光源波长范围在1260nm-1700nm之间。当光发射机光源波长为1450nm-1700nm时，光源为带自动温度控制电路的DFB-LD类型的光源，自动温度控制电路由DFB-LD组件中的热敏元件、半导体制冷器和运算放大器组成的通用温度负反馈电路构成，或者由DFB-LD组件中的热敏元件、半导体制冷器及商用的温度控制集成电路器件构成，光源波长稳定在±0.5nm以内，不影响光纤时延测量精度。所述传输光纤为普通单模光纤。所述传感光纤为普通的通信用单模光纤，其长度值为：10m-1000m。所述双端光反射器和单端光反射器的反射值均为：0dB--30dB。所述光纤传感头单元被封装固定在壳体内。本技术方案的技术依据是光纤的热光效应原理和物体的线膨胀效应原理：光信号在传感光纤中传输所需时间T=(n*L)/C，其中n为传感光纤的有效折射率，L为传感光纤的长度，C为真空中光速。光纤的热光效应是指以二氧化硅为原料的光纤在用于传输光信号过程中，光纤的折射率是随温度的变化而发生变化的，即：光纤的折射率n是温度T的函数。光纤的热光效应系数为7x10-6/℃左右；在仅考虑光纤热光效应的情况下，光纤时延系数大约为35ps/km/℃。光纤的线膨胀系数仅为0.8x10-6/℃，铝合金的线膨胀系数为23x10-6/℃，而有机玻璃的线膨胀系数高达80x10-6/℃，将裸光纤缠绕固定在具有较高线膨胀系数的物体上，可以使光纤具有较高的线膨胀系数，如果温度变化，光纤长度也将变化，光纤时延也将随之变化。根据以上光纤的这两个温度效应，可以通过测量传感光纤的时延来测量该段传感光纤的温度。在本技术方案中，采用脉冲测量法测量传感光纤的时延，利用当前在激光测距中成熟的时间数字转换电路，以及光纤通信常用的半导体激光器和光电探测器，构成测量光信号在传感光纤中传输所需时间的装置，将该时间测量装置用来作为光纤温度传感器的解调器。本技术方案中光纤时延测量单元作为光纤温度传感器的解调器，它通过测量光纤传感头单元中传感光纤的时延量来测量传感光纤的温度，光纤连接网路单元用于连接光纤时延测量单元和光纤传感头单元。控制电路单元给光发射机发出一个脉冲信号触发信号，让光发射机发出一个光脉冲信号，该脉冲光信号经光环行器后进入到光纤连接网路单元中，被传输到光纤传感头单元中，光脉冲信号被光纤传感头单元中的光反射器反射返回到光纤连接网路单元后，被光纤连接网路单元传输回到光环行器，光环行器将该返回的光脉冲信号传送到光接收机，光接收机将其放大，然后送给限幅比较放大器，限幅比较放大器对其进行限幅放大，限幅放大后的脉冲信号被送到控制单元，控制单元对其进行选择，其中一个脉冲信号变成“开始”脉冲信号，另一个脉冲信号变成“结束”脉冲信号，将“开始”和“结束”脉冲信号送给时间数字转换电路，时间数字转换电路根据“开始”和“结束”脉冲信号，得出光纤时延量，该光纤时延量被时间数字转换电路转换为数字信号送给控制单元；控制单元得到光纤时延量数字信号后，根据预先存贮在控制单元中的光纤时延量与温度对应表，查表得到对应的温度值。这种光纤温度传感器成本低、实用性好。附图说明图1为实施例的结构示意图；图2为实施例中光纤传感头单元的结构示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本
技术实现思路
作进一步阐述，但不是对本专利技术的限定。实施例：参照图1，一种光纤温度传感器，包括由光纤连接网路单元连接的光纤时延测量单元和光纤传感头单元，所述光纤连接网路单元用于传输和分配光信号包括传输光纤和由传输光纤串联连接的N个1x2光分路器，其中N值范围为：1-30，每个1x2光分路器连接一个光纤传感头单元；所述光纤时延测量单元包括控制单元和与控制单元连接的时间数字转换电路、限幅比较放大器和光发射机，光发射机通过光环行器连接光接收机，光接收机与限幅比较放大器连接，光环行器还与光纤连接网路单元连接；所述光纤传感头单元用于传感被测物体的温度包括传感光纤和与传感光纤两端分别连接的双端光反射器及单端光反射器，双端光反射器与光纤连接网路单元连接，如图2所示。所述1x2光分路器的主路和支路的分光比范围为：1:99-20:80。所述光发射机光源波长范围在1260nm-1700nm之间。当光发射机光源波长为1450nm-1700nm时，光源为包含自动温度控制电路的DFB-LD类型的光源，自动温度控制电路由DFB-LD组件中的热敏元件、半导体制冷器和运算放大器组成的通用温度负反馈电路构成，或者由DFB-LD组件中的热敏元件、半导体制冷器及商用的温度控制集成电路器件，本例采用美信公司的MAX1978-用于珀耳帖模块的集成温度控制器构成，光源波长稳定在±0.5nm以内，不影响光纤时延测量精度。所述传输光纤为普通单模光纤。所述传感光纤为普通的通信用单模光纤，其长度值为：10m-1000m。所述双端光反射器和单端光反射器的反射值均为：0dB--30dB。所述光纤传感头单元被封装固定在壳体内。本技术方案中光纤时延测量单元作为光纤温度传感器的解调器，它通过测量光纤传感头单元中传感光纤的时延量来测量传感光纤的温度，光纤连接网路单元用于连接光纤时延测量单元和光纤传感头单元。在本技术方案中，采用脉冲测量本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光纤温度传感器，其特征是，包括由光纤连接网路单元连接的光纤时延测量单元和光纤传感头单元，/n所述光纤连接网路单元包括传输光纤和由传输光纤串联连接的N个1x2光分路器，其中N值范围为：1 -30，每个1x2光分路器连接一个光纤传感头单元；/n所述光纤时延测量单元包括控制单元和与控制单元连接的时间数字转换电路、限幅比较放大器和光发射机，光发射机通过光环行器连接光接收机，光接收机与限幅比较放大器连接，光环行器还与光纤连接网路单元连接；/n所述光纤传感头单元包括传感光纤和与传感光纤两端分别连接的双端光反射器及单端光反射器，双端光反射器与光纤连接网路单元连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种光纤温度传感器，其特征是，包括由光纤连接网路单元连接的光纤时延测量单元和光纤传感头单元，
所述光纤连接网路单元包括传输光纤和由传输光纤串联连接的N个1x2光分路器，其中N值范围为：1-30，每个1x2光分路器连接一个光纤传感头单元；
所述光纤时延测量单元包括控制单元和与控制单元连接的时间数字转换电路、限幅比较放大器和光发射机，光发射机通过光环行器连接光接收机，光接收机与限幅比较放大器连接，光环行器还与光纤连接网路单元连接；
所述光纤传感头单元包括传感光纤和与传感光纤两端分别连接的双端光反射器及单端光反射器，双端光反射器与光纤连接网路单元连接。


2.根据权利要求1所述的光纤温度传感器，其特征是，所述1x2光分路器的主路和支路的分光比范围为：1:99-20:80。


3.根据权利要求1所述的光纤温度传...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦志斌，姚飞，蒋灵芝，胡肖潇，
申请(专利权)人：桂林聚联科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广西;45