[实用新型]一种光纤传感器探头

说明书

技术领域

 本实用新型涉及一种传感器探头，尤其是涉及一种光纤传感器探头。

背景技术

旋转叶片振动的在线检测对航空发动机、汽轮发电机组、燃气轮机等叶轮机械的安全运行起到至关重要的作用。统计数据表明旋转叶片的损坏事故大多数是由于旋转叶片在振动过程中引起的，根据旋转叶片实际振动情况的在线测量可以对旋转叶片的健康状态进行评估和预警，这就保证了旋转叶片能够安全运行，同时为设计人员进行旋转叶片振动的力学性能设计提供准确的测量数据。20世纪90年代中期，随着光电子技术的迅速发展，叶尖定时采用光纤传感器为旋转叶片振动的非接触在线检测提供了有效的方法，但由于发动机的旋转叶片工作在高温高压的环境下，对旋转叶片振动的非接触式测量所采用的光纤传感器探头的耐温性能提出了苛刻的要求，尤其是光纤传感器探头直接安装在航空发动机等被测设备的静止机匣上的部分，这就要求光纤传感器探头中处于前端30mm长的范围内应具有与被测旋转叶片相同的高温工作能力，即光纤传感器探头的温度承受范围为500℃～650℃。

光纤是光纤传感器探头中的重要组成部分，其典型结构是一种细长多层同轴圆柱形实体复合纤维，自外向内依次为涂覆层、包层和纤芯。其中，光纤的核心部分为纤芯和包层，二者共同构成介质光波导，形成对光信号的传导和约束，实现光的传输。涂覆层又称被覆层，是一层高分子材料涂层，主要对纤芯和包层提供机械保护。光纤的耐热温度受限于涂覆层采用的材料，如采用普通的塑料作为涂覆层材料的光纤的耐热温度为125℃，采用聚酰亚胺作为涂覆层材料的光纤的耐热温度为350℃，这两种光纤均不能承受650℃的高温，无法满足旋转叶片振动的在线检测的温度要求；而国外曾公开一种采用镀金涂覆层材料的光纤，其耐热温度可达650℃，但是其生产成本高，其成本是采用聚酰亚胺作为涂覆层材料的光纤的十倍。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种光纤传感器探头，其采用涂覆层材料为聚酰亚胺的光纤，并能应用于650℃的高温工作环境，且成本较低。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种光纤传感器探头，包括由若干根光纤组成的光纤组件和套设在所述的光纤组件外的金属套，每根所述的光纤的涂覆层材料为聚酰亚胺，其特征在于：所述的光纤组件从光纤传感器探头的端面开始，沿所述的光纤组件的长度方向依次分为前段光纤组件、中段光纤组件和后段光纤组件，所述的前段光纤组件中的光纤的涂覆层被去除，在位于所述的前段光纤组件处的金属套内形成有第一间隙，所述的中段光纤组件和所述的后段光纤组件与所述的金属套之间设置有隔热装置，所述的隔热装置由套设在所述的中段光纤组件外的隔热管和套设在所述的后段光纤组件外的光纤护套组成，所述的隔热装置与所述的中段光纤组件和后段光纤组件之间设置有环状的第二间隙，所述的中段光纤组件和后段光纤组件中的光纤之间均设置有第三间隙，所述的第一间隙、第二间隙和第三间隙内均填充有耐650℃高温的高温密封胶。

所述的光纤组件由一根光纤组成，所述的前段光纤组件与所述的金属套之间形成所述的第一间隙。

所述的光纤组件由多根光纤组成，所述的第一间隙包括所述的前段光纤组件与所述的金属套之间形成的第四间隙和所述的前段光纤组件中的光纤因去除涂覆层而形成的第五间隙。

所述的中段光纤组件的外侧和所述的后段光纤组件的外侧设置有导热管，所述的导热管和所述的隔热装置之间形成所述的第二间隙；设置的导热管能通过金属传递热量，还可以往导热管里的微型孔洞添加制冷液作为热交换媒介，用导热管进一步保护光纤涂覆层，从而进一步提高传感器探头的长时间耐温可靠性。

所述的前段光纤组件中的光纤的长度为6～15mm。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：将前段光纤组件中的光纤的涂覆层去除，在位于前段光纤组件处的金属套内形成有第一间隙，在中段光纤组件和后段光纤组件与金属套之间设置隔热装置，隔热装置由套设在中段光纤组件外的隔热管和套设在后段光纤组件外的光纤护套组成，隔热装置与中段光纤组件和后段光纤组件之间设置有环状的第二间隙，中段光纤组件和后段光纤组件中的光纤之间均设置有第三间隙，第一间隙、第二间隙和第三间隙内均填充有耐650℃高温的高温密封胶；去除涂覆层的光纤能够耐受较高的温度，高温密封胶能够有效地阻隔光纤与金属套之间的热量传递，而隔热管能降低传递到光纤上的热量，使得光线传感器探头满足650℃高温的工作环境要求，且成本较低。

附图说明

图1为本实用新型的总体结构示意图。

具体实施方式