專利名稱：雙錐型光纖漸逝波溫度傳感器及其雙錐光纖探頭的制造方法
技術領域：
本發明涉及一種光纖溫度傳感器及其探頭制造方法，特別是一種雙錐型光纖漸逝波溫度傳感器及其雙錐光纖探頭制造方法。
背景技術：
近年來，傳感器正朝著精確度高、可靠性高、適應性強、小巧和智能化的方向發展。在這方面，光纖傳感器倍受國內外專家和用戶的青睞。光纖具有抗電磁干擾和原子輻射、重量輕、絕緣性好、耐水、耐腐蝕便于網絡化等優良的特性，它不僅用于正常的溫度測量，更重要的是它可應用于一些特殊或惡劣環境溫度測量，如高壓、強電磁、核輻射等。它的傳感能力來自溫度對在光纖中傳播的光波的影響，目前的光纖溫度傳感器種類很多，主要有喇曼光纖溫度傳感器、黑體輻射溫度傳感器、光纖光柵溫度傳感器。國外很多領先公司及研究機構已經開發出以上類型的光纖溫度傳感器，包括APOLLO，BANNER，LUSINO，及新興公司等。國內也有很多高校做此方面的研究如清華大學、北方交大、南開大學、武漢理工、東南大學等等，較之國外，國內對于光纖溫度傳感器大都處在研究階段，產業化較少。上述的已有光纖溫度傳感器結構均較復雜，制作較難，成本較高。
發明內容
本發明的目的在于提供一種雙錐型光纖漸逝波溫度傳感器及其雙錐光纖探頭制造方法。本發明的溫度傳感器測量靈敏度高，結構簡單，易于制造，成本低。
為達到上述目的，本發明的構思是本發明從傳感機理入手，提出了一種新型的雙錐型光纖漸逝波溫度傳感器，旨在提高測量的準確度和可靠性。它基于光波錐區傳輸模型和光纖的漸逝波理論，利用熔錐型光纖作為光纖漸逝波傳感元件，通過獲取較強的漸逝場來實現溫度傳感器的高靈敏度。當包圍傳感頭錐區的溫度變化時，傳感腰錐區的漸逝波因包層介質的溫變特性而改變傳輸光的能量分布，這樣就使得輸出端測得的光功率發生改變，我們將根據輸出功率值來表達溫度變化。采用雙錐光纖結構就是為了產生高的泄漏模，從而使包層對傳輸能量的作用突顯出來，這樣利用包層的微小變化就可以較大程度的改變傳輸特性，提高了測量的靈敏度；另外這種結構不僅數學模型簡單，便于理論分析；而且易于實現和制作，且使用器件少、成本低。
根據上述構思，本發明采用下述技術方案一種雙錐型光纖漸逝波溫度傳感器，由光源(1)通過光纖經探頭(2)連接探測器(3)、再由探測器(3)連接信號處理單元(4)組成，其特征在于探頭(2)為雙錐光纖探頭，在置于溫度變化場中時，由其雙錐區段傳感溫度變化，雙錐區段的漸逝場隨之發生變化，導致傳感光纖的傳輸能量變化；深測器(3)將光信號轉換成電信號后輸入信號處理單元(4)；信號處理單元對電信號處理后得到溫度信息。
上述的雙錐光纖探頭的結構是由單根光纖熔融拉錐成纖芯(21)和包層(22)為雙錐形區段，其兩錐形以平滑弧形過渡；在雙錐形區段外層敷有溫度敏感材料(23)而使外形呈圓柱形狀，溫度敏感材料(23)外面有保護層(24)。
上述的雙錐光纖探頭的雙錐形區段中央腰錐直徑為光纖纖芯直徑的3～6倍；拉錐的長度視傳感器的靈敏度而定，錐區越長靈敏度越高，拉伸長度為5～25mm。
一種用于上述的雙錐光纖探頭制造方法，步驟為(1)采用氫氧燈為微火矩，對單根光纖預熱，為減少運動，預熱時間要長，為1～4秒鐘；(2)緩慢熔融拉錐，拉錐速度為(30-75um)×2/Sec，拉錐至錐區腰錐直徑為光纖纖芯直徑的3～6倍，拉伸長度為5～25mm。
本發明與現技術相比較，具有如下顯而易見的突出實質性特點和顯著優點本發明采雙錐光纖探頭，利用其錐區傳感溫度變化，其中漸逝場隨之變化，導致傳感光纖的傳輸能量變化，使得溫度信息的獲取快捷而有效。本發明的結構簡單，探頭制造方法簡易，成本低。本發明可應用于需要獲取溫度實時數據的各種場合。
圖1是本發明的原理結構框圖。
圖2是雙錐光纖探頭的結構示意圖。
具體實施例方式
本發明的一個優選實施例結合
如下參見圖1和圖2，本雙錐型光纖漸逝波溫度傳感器由光源1通過光纖經探頭2連接探測器3、再由探測器3連接信號處理單元4組成，其特征在于探頭2為雙錐光纖探頭，在置于溫度變化場中時，由其雙錐區段傳感溫度變化，雙錐區段的漸逝場隨之發生變化，導致傳感光纖的傳輸能量變化；深測器3將光信號轉換成電信號后輸入信號處理單元4；信號處理單元對電信號處理后得到溫度信息。上述的雙錐光纖探頭的結構是由單根光纖熔融拉錐成纖芯21和包層22為雙錐形區段，其兩錐形以平滑弧形過渡；在雙錐形區段外層敷有溫度敏感材料23而使外形呈圓柱形狀，溫度敏感材料23外面有保護層24。上述的雙錐光纖探頭的雙錐區段中央腰錐直徑為光纖纖芯直徑的3～6倍；拉錐的長度視傳感器的靈敏度而定，錐區越長靈敏度越高，拉伸長度為5～25mm。
上述的雙錐光纖探頭的制造方法，其步驟為(1)采用氫氧焰燈為微火矩，對單根光纖預熱，為減少運動，預熱時間要長，為1～4秒鐘；(2)緩慢熔融拉錐，拉錐速度為(30-75um)×2/Sec，拉錐至錐區腰錐直徑為光纖纖芯直徑的3～6倍，拉伸長度為5～25mm。
權利要求
1.一種雙錐型光纖漸逝波溫度傳感器，由光源(1)通過光纖經探頭(2)連接探測器(3)、再由探測器(3)連接信號處理單元(4)組成，其特征在于探頭(2)為雙錐光纖探頭，在置于溫度變化場中時，由其雙錐區段傳感溫度變化，雙錐區段的漸逝場隨之發生變化，導致傳感光纖的傳輸能量變化；深測器(3)將光信號轉換成電信號后輸入信號處理單元(4)；信號處理單元對電信號處理后得到溫度信息。
2.根據權利要求1所述的雙錐型光纖漸逝波溫度傳感器，其特征在于所述的雙錐光纖探頭的結構是由單根光纖熔融拉錐成纖芯(21)和包層(22)為雙錐形區段，其兩錐形以平滑弧形過渡；在雙錐形區段外層敷有溫度敏感材料(23)而使外形呈圓柱形狀，溫度敏感材料(23)外面有保護層(24)。
3.根據權利要求2所述的雙錐型光纖漸逝波溫度傳感器，其特征在于雙錐光纖探頭的雙錐形區段中央腰錐直徑為光纖纖芯直徑的3～6倍；拉錐的長度視傳感器的靈敏度而定，錐區越長靈敏度越高，拉伸長度為5～25mm。
4.一種用于權利要求1所述雙錐型光纖漸逝波溫度傳感器的雙錐光纖探頭制造方法，其步驟為(1)采用氫氧焰燈為微火矩，對單根光纖預熱，為減少運動，預熱時間要長，為1～4秒鐘；(2)緩慢熔融拉錐，拉錐速度為(30-75um)×2/Sec，拉錐至錐區腰錐直徑為光纖纖芯直徑的3～6倍，拉伸長度為5～25mm。
全文摘要
本發明涉及一種雙錐型光纖漸逝波溫度傳感器及其雙錐光纖探頭制造方法。本溫度傳感器由光源通過光纖經探頭連接探測器、再由探測器連接信號處理單元組成，探頭為雙錐光纖探頭，在置于溫度變化場中時，由其雙錐區段傳感溫度變化，雙錐區段的漸逝場隨之發生變化，導致傳感光纖的傳輸能量變化；深測器將光信號轉換成電信號后輸入信號處理單元；信號處理單元對電信號處理后得到溫度信息。其雙錐光纖探頭的制造方法是對單根光纖預熱后緩慢熔融拉錐而成。本發明的溫度傳感器具有結構簡單、制作容易、成本低，可應用于需要獲取溫度實時數據的各種場合。
文檔編號G01K11/32GK1699943SQ20051002623
公開日2005年11月23日 申請日期2005年5月27日 優先權日2005年5月27日
發明者包華育, 王廷云, 盧軍 申請人:上海大學
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