[发明专利]用于实时测量多点温度的光纤温度传感器

说明书

技术领域

本发明属于温度传感器领域，特别涉及一种用于实时测量多点温度的光纤温度传感器。

背景技术

光纤温度传感器与传统的温度传感器相比，具有很多优点，如：光波不受电磁干扰影响；光纤工作频率宽，动态范围大，是一种低损耗传输线；光纤本身不带电、体积小、质量轻、易弯曲、抗辐射性能好。故光纤温度传感器特别适合于易燃、易爆、空间受严格限制及强电磁干扰等恶劣环境下使用，解决了传统方法无法解决的测温难题。其中，荧光光纤温度传感器根据荧光物质受激励后所出射的荧光参数与温度的一一对应关系，通过检测荧光强度或荧光寿命实现温度传感，现已被广泛应用于电力系统、建筑、航空航天、医疗、食品加工、石油化工、海洋开发等多种领域。

在许多应用场合中，经常需要对多点测温进行监测。如在电力系统中，需要对变电所内的各种电器装备的在线温升进行测量。然而，目前大部分荧光光纤测温系统都仅可用于单点温度探测。故在需要进行多点温度同时测量时，若使用多套单点温度测量系统，则大大增加了成本。

采用动态耦合的光学多路转换方案，即通过转换装置分别激发多个荧光探头并进行对应测量，可以实现多路温度监测(贾丹平，多路荧光光纤测温系统的研究，沈阳工业大学硕士论文，2001)。但是该方法的缺点在于：一方面，复杂的动态耦合装置引入了动态耦合误差，影响测温的稳定性；另一方面，各路温度需依次转换光路进行测量，无法同时获得。

此外，还可通过时分复用的方法实现多点温度测量，但是该方法需要采用多路激发光源及精密的时间同步系统，系统实现复杂、成本昂贵。

因此，目前需要本领域技术人员迫切解决的一个技术问题就是提出一种

有效措施，就能够解决多点温度测量的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于实时测量多点温度的光纤温度传感器，其特征在于，所述光纤温度传感器的结构是多根传光光纤4分别连接Q个温度传感器光纤探头5和光纤耦合器3，并在温度传感器光纤探头上的涂覆荧光物质；光纤耦合器3再分别连接可强度调制的激励光源模块1和滤波元件6，滤波元件6与光电探测器7组合在一起、调制信号源2分别连接激励光源模块1、数据处理模块9及光电探测器7；数据处理模块9及光电探测器7之间连接低通滤波器8。

所述温度传感器光纤探头上的荧光物质是直接附着在光纤探头端面，或直接在光纤中掺杂荧光物质，或在光子晶体光纤的气孔中混入荧光物质，

所述各温度传感器光纤探头上的荧光物质的激发波长应相同或相近；其荧光物质选择不同浓度的同种材料或激发波长相近的不同材料，并且各荧光物质的荧光寿命在一定的温度范围内不存在交叠区域。

所述在光纤中掺杂荧光物质为掺杂Cr³⁺离子。

所述激励光源模块是能够直接进行强度调制，激励光源由所用荧光材料的吸收光谱确定，所述激励光源选用激光器、发光二极管(LED)、高压汞灯或高压氙灯担任。

所述光纤耦合器的分光比为光纤探头数量(温度传感通道)分之一。

所述传光光纤选用单模或多模的石英光纤，或塑料光纤或聚合物光纤中一种。

所述滤波元件由二色镜或滤波片构成。

所述光电探测器选择为光电倍增管、雪崩二极管或光电二极管

一种用于实时测量多点温度的光纤温度传感器，其特征在于，所述光纤温度传感器的结构是多根传光光纤4分别连接多个温度传感器光纤探头5和光纤耦合器3，并在温度传感器光纤探头上的涂覆荧光物质；光纤耦合器3再分别连接可强度调制的激励光源模块1和滤波元件6，滤波元件6与光电探测器7组合在一起、数据处理模块9及光电探测器7之间连接低通滤波器8和带模数转换的程序控制单片机10；调制信号源2分别连接激励光源模块1、数据处理模块9，在调制信号源2及光电探测器7之间连接移相器11，移相器11还与调制信号源2和数据处理模块9的共同节点连接。

本发明的有益效果是与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明仅采用单一激励光源与信号探测、通过采用单一激励光源与信号探测处理模块降低系统成本、使得结构紧凑，并可实现多点温度的实时定位测量。处理模块即可实现多点温度测量，极大的降低了系统成本；系统结构简单、紧凑；可实现多点温度的同时测量；可实现多点温度的实时定位测量。

附图说明

图1为一种可实时测量多点温度的荧光光纤温度传感器的结构示意图。

图2为另一种可实时测量多点温度的荧光光纤温度传感器的结构示意图。