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專(zhuān)利名稱(chēng)：光纖溫度傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及光纖傳感器，是一種以分布反饋光纖激光器(以下簡(jiǎn)稱(chēng)為DFB光纖激光器)作傳感頭的用于探測(cè)溫度變化的光纖溫度傳感器，尤其適合于探測(cè)溫度的微量變化，以及對(duì)溫度測(cè)量具有高精度要求的各種探測(cè)。
背景技術(shù)：
作為現(xiàn)代通信的產(chǎn)物，光纖傳感技術(shù)是隨著光纖及通信技術(shù)的發(fā)展而逐步發(fā)展起來(lái)的一門(mén)嶄新技術(shù)。與傳統(tǒng)的機(jī)電類(lèi)傳感器相比，光纖具有一系列獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)可進(jìn)行分布式實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，工作頻帶寬，動(dòng)態(tài)范圍大；體小質(zhì)輕、易彎曲，耐高溫高壓、腐蝕，抗輻射；通過(guò)一定的設(shè)計(jì)，光纖很容易感受外界物理參量變化，靈敏度高；光纖本身不帶電，因此不產(chǎn)生電磁干擾，也不怕電磁干擾，這使得光纖傳感器不會(huì)產(chǎn)生電火花，因而能應(yīng)用于易燃、易爆、空間有限、強(qiáng)電磁干擾等惡劣及安全要求很高的環(huán)境中。此外，光纖傳感器還因種類(lèi)多，能以高分辨率測(cè)量許多物理參數(shù)，可實(shí)現(xiàn)分布式實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，探測(cè)距離長(zhǎng)、充分利用了光纖集傳、感于一體等優(yōu)點(diǎn)，受到了極大的關(guān)注。
目前用于溫度測(cè)量的光纖類(lèi)傳感器有利用拉曼散射的溫度傳感器及利用光纖光柵的溫度傳感器。拉曼溫度傳感器的測(cè)量精度約1℃，光纖光柵溫度傳感器的精度約0.3℃。但在許多場(chǎng)合要求有更高的測(cè)量精度。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種光纖溫度傳感器，以提高溫度測(cè)量的精度。
本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案如下一種光纖溫度傳感器的構(gòu)成為一半導(dǎo)體激光器通過(guò)光纖與波分復(fù)用器的輸入端相連，該波分復(fù)用器的直通端與DFB光纖激光器連接，該波分復(fù)用器的輸出端經(jīng)光纖隔離器與固定F-P光譜分析裝置相連，所述的DFB光纖激光器用紫外硅膠封裝在鋁條上。
所述的光纖溫度傳感器的溫度變化ΔT與固定F-P光譜分析裝置的光纖光柵的中心波長(zhǎng)λB的頻率變化值Δv有關(guān)ΔT=λBΔvCα]]>其中C為真空中的光速，Δv為用固定F-P干涉光譜分析裝置讀出的頻率變化值。α為中心波長(zhǎng)的溫度系數(shù)。
與一般的光纖光柵溫度傳感器相比，本實(shí)用新型傳感器具有探測(cè)精度高、光信號(hào)強(qiáng)、信躁比高、可遠(yuǎn)程監(jiān)控等優(yōu)點(diǎn)。


圖1為本實(shí)用新型光纖溫度傳感器的整體結(jié)構(gòu)示意圖圖中1-被測(cè)物體，2-導(dǎo)熱硅膠，3-條裝鋁板，4、5-紫外硅膠，6-DFB光纖激光器，7-半導(dǎo)體激光器，8-波分復(fù)用器，9-光纖隔離器，10-固定F-P光譜分析裝置。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。
先請(qǐng)參閱圖1，圖1為本實(shí)用新型光纖溫度傳感器的整體結(jié)構(gòu)示意圖，由圖可見(jiàn)，本實(shí)用新型光纖溫度傳感器的構(gòu)成為一半導(dǎo)體激光器7通過(guò)光纖與波分復(fù)用器8輸入端相連，該波分復(fù)用器8的直通端與DFB光纖激光器6連接，該波分復(fù)用器8輸出端經(jīng)光纖隔離器9與固定F-P光譜分析裝置10相連，所述的DFB光纖激光器6用紫外硅膠4、5封裝在條狀鋁板3上構(gòu)成一個(gè)光纖溫度傳感頭。
該光纖溫度傳感器的溫度變化ΔT與固定F-P光譜分析裝置10的光纖光柵的中心波長(zhǎng)λB的頻率變化值Δv有關(guān)ΔT=λBΔvCα]]>其中C為真空中的光速，Δv為用固定F-P干涉光譜分析裝置讀出的頻率變化值。α為中心波長(zhǎng)的溫度系數(shù)。
本實(shí)用新型的工作原理是如圖1所示，我們把所制作的光纖溫度傳感頭利用導(dǎo)熱硅膠2固定在一需探測(cè)其溫度變化的物體1上。當(dāng)物體1溫度發(fā)生變化ΔT時(shí)，將使DFB光纖激光器6的運(yùn)行波長(zhǎng)發(fā)生變化。再使用固定F-P掃描干涉儀10觀測(cè)出DFB光纖激光器6的運(yùn)行波長(zhǎng)的變化值，并進(jìn)一步可推算出物體長(zhǎng)度的變化值。物體長(zhǎng)度的相對(duì)變化量可由下式確定Δll=ΔΛΛ=λCΔv]]>式中，C為真空中的光速，Δv為用固定F-P干涉光譜分析裝置10讀出的頻率變化值。光纖光柵的中心波長(zhǎng)λB與溫度的關(guān)系為ΔλBλB=αΔT]]>其中，α為中心波長(zhǎng)的溫度系數(shù)約為10.3皮米/度(pm/℃)。
ΔT=λBΔvCα]]>本實(shí)用新型傳感器的探測(cè)精度如下確定
所使用固定F-P干涉儀10的光譜分辨率約為10MHz。取Δv＝10MHz。系統(tǒng)中激光運(yùn)行波長(zhǎng)約為1550nm。由此可得探測(cè)精度為5.01×10-3℃。
在本實(shí)用新型傳感器中，DFB激光器本身被作為傳感探測(cè)頭，激光器運(yùn)行于單縱模狀態(tài)，激光線(xiàn)寬約為20KHZ，激光功率約為10mW，因此光譜功率密度很高。而目前廣泛使用的光纖光柵溫度傳感器，使用寬帶熒光光源，把光纖光柵用作傳感部件，當(dāng)光柵溫度變化時(shí)，光柵所反射的熒光波長(zhǎng)發(fā)生變化，光柵的反射帶寬一般為0.2nm。熒光源功率一般為20mW、光譜帶寬為40nm，因此在光柵帶寬內(nèi)所反射的熒光功率很小，信號(hào)很弱。
半導(dǎo)體固體激光器7(980nm)通過(guò)光纖與WDM(波分復(fù)用器)8相連，WDM的直通端與1550的DFB光纖激光器6連接，輸出端與光纖隔離器9相接可保證1550nm的激光單向傳輸。輸出的激光通過(guò)光纖傳輸?shù)焦潭‵-P光譜分析裝置10。DFB光纖激光器6用紫外硅膠4、5封裝在鋁條3上。通過(guò)導(dǎo)熱硅膠2與待測(cè)物體1相接觸，當(dāng)待測(cè)物體的溫度發(fā)生變化時(shí)會(huì)直接影響該激光器的波長(zhǎng)輸出。因此我們可根據(jù)固定F-P光譜分析裝置探測(cè)出來(lái)的波長(zhǎng)變化而確定該物體的溫度變化。
權(quán)利要求1.一種光纖溫度傳感器，特征在于其構(gòu)成為一半導(dǎo)體激光器(7)通過(guò)光纖與波分復(fù)用器(8)相連，該波分復(fù)用器(8)的直通端與DFB光纖激光器(6)連接，輸出端經(jīng)光纖隔離器(9)與固定F-P光譜分析裝置(10)相連，所述的DFB光纖激光器(6)用紫外硅膠封裝在鋁條(3)上。
專(zhuān)利摘要一種光纖溫度傳感器，其構(gòu)成為一半導(dǎo)體激光器通過(guò)光纖與波分復(fù)用器的輸入端相連，該波分復(fù)用器的直通端與DFB光纖激光器連接，該波分復(fù)用器的輸出端經(jīng)光纖隔離器與固定F－P光譜分析裝置相連，所述的DFB光纖激光器用紫外硅膠封裝在鋁條上。本實(shí)用新型光纖溫度傳感器的探測(cè)精度為5.01×10－3℃。本實(shí)用新型光纖溫度傳感器具有探測(cè)精度高、光信號(hào)強(qiáng)、信躁比高、可遠(yuǎn)程監(jiān)控等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01K11/32GK2898792SQ200620040718
公開(kāi)日2007年5月9日 申請(qǐng)日期2006年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月31日
發(fā)明者陳嘉琳, 陳柏, 孫安, 王利, 常麗萍, 李國(guó)揚(yáng) 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所