[实用新型]一种响应速度快的高灵敏度光纤光栅温度传感器

说明书

技术领域

本实用新型属于光纤传感领域，涉及一种响应速度快的高灵敏度光纤光栅温度传感器。

背景技术

传统的温度传感器具有采集精度低，易受电磁干扰，稳定性差，不能再恶劣的工作环境里进行检测，而光纤光栅传感器具有传统温度传感器所不具有的优点，如传感探头结构简单、尺寸小，质量轻，外形可变，适于范围广，抗电磁干扰，电绝缘，耐腐蚀，本质安全；耐久性好，化学性能极其稳定，适合在高温、化学侵蚀等恶劣环境中使用；光纤光栅会受周围温度的变化而导致波长的变化，所以光纤光栅温度传感器正是应用光栅的特点而制作的温度传感器。但受本身材质所限，光纤光栅温度传感器的响应速度比传统温度传感器响应速度要慢，使得这些应用场合无法使用光纤光栅温度传感器。另由于光纤光栅本身灵敏度较低，对于一般的解调仪器来说要求较高，导致应用范围受限，应用成本提高。

实用新型内容

本实用新型提供一种响应速度极快的高灵敏度温度传感器，克服了现有光纤光栅温度传感器的响应速度低，灵敏度差的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型是采用如下技术方案实现的：

一种响应速度快的高灵敏度光纤光栅温度传感器，包括一个带有开口的圆柱形筒状的感温金属外壳，感温金属外壳内有一根光纤，光纤中部有一段光纤光栅，感温金属外壳内有温度增敏器件，感温金属外壳与温度增敏器件之间充满有热传导介质，其特征在于，温度增敏器件为一个长度小于光纤的长度的圆柱体金属棒，沿圆柱体金属棒的轴向有一个通槽，将光纤带有光纤光栅的一段固定在圆柱体金属棒的轴向的通槽内，光纤伸出圆柱体金属棒之外的一段伸入到导热介质中，一个固定堵头堵住感温金属外壳的开口处并用防水胶密封，用于保护在感温金属外壳的内部的光纤部分；

进一步的技术方案包括：

所述的圆柱体金属棒为紫铜材质；

所述的圆柱体金属棒的尺寸为直径2mm，长度13mm，沿圆柱体金属棒轴向的通槽的直径为0.3mm；

所述的热传导介质(2)为导热硅脂；

所述的感温金属外壳(1)直径为4mm，长度为15mm。

与现有技术相比本实用新型的有益效果是：

目前普通的光纤光栅温度传感器的灵敏度较低，使得这些应用场合无法使用光纤光栅温度传感器。本实用新型选用金属材料选择紫铜棒作为温度增敏器件，利用其较大的热膨胀系数对光纤光栅施加一个轴向的拉伸，达到增敏效果，本实用新型的。

目前普通的光纤光栅温度传感器，响应速度较低，无法满足高精度的温度测量。本实用新型使用导热硅脂作为热传导介质，一方面通过填充导热硅脂提高温度响应速度，另一方面防止温度增敏器件受到外力的影响，因为光纤光栅的力敏感特性，对于使用过程中的撞击或者晃动会引起光纤光栅的波长改变，从而造成测量误差。

附图说明

图1为本实用新型所述的一种响应速度快的高灵敏度光纤光栅温度传感器的结构示意图；

图2为本实用新型所述的一种响应速度快的高灵敏度光纤光栅温度传感器中的温度增敏器件结构示意图；

图3为本实用新型所述的一种响应速度快的高灵敏度光纤光栅温度传感器的温度增敏效果测试图；

图4为本实用新型所述的一种响应速度快的高灵敏度光纤光栅温度传感器的响应速度测试图。

图中：1、感温金属外壳，2、热传导介质，3、温度增敏器件，4、光纤光栅，5、光纤，6、固定堵头。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作详细的描述：

一种响应速度快的高灵敏度光纤光栅温度传感器，包括一个带有开口的圆柱形筒状的感温金属外壳1，感温金属外壳1内有一根光纤5，光纤5中部有一段光纤光栅4，感温金属外壳1内有温度增敏器件3，感温金属外壳1与温度增敏器件3之间充满有热传导介质2，温度增敏器件3为一个长度小于光纤5的长度的圆柱体金属棒，沿圆柱体金属棒的轴向有一个通槽，将光纤5带有光纤光栅4的一段固定在圆柱体金属棒的轴向的通槽内，光纤5伸出圆柱体金属棒之外的一段伸入到导热介质2中，一个固定堵头6堵住感温金属外壳1的开口处并用防水胶密封，用于保护在感温金属外壳1的内部的光纤5部分。采用固化硅橡胶在圆柱体金属棒两侧对光纤5进行固定，再利用热固化环氧树脂胶对光栅4部分进行固定。所述的感温金属外壳1直径为4mm，长度为15mm。圆柱体金属棒为紫铜材质，圆柱体金属棒的尺寸为直径2mm，长度13mm，沿圆柱体金属棒轴向的通槽的直径为0.3mm，所述的热传导介质2为导热硅脂。