一种光纤光栅温度传感器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及温度测量领域，具体涉及一种用于光纤光栅温度传感器。
【背景技术】
[0002]目前国内常用的高压带电设备测温方式主要有接触测温法与红外测温法。传统的接触测温法主要利用热敏电阻、热电偶、半导体温度传感器等传感器件与带电体直接接触，然后使用金属导线将信号引出，尽管这种方法测量精度较高，但由于电力设备的测温点往往有很高的电压，致使传感器件之间的绝缘问题难以解决，影响系统的稳定性。红外测温法主要利用被测触点的温度变化引起红外辐射变化，通过采集该测点表面的红外辐射，并送往红外解调装置进行解调，最后经过计算实现温度的测量，该方法需要手持式红外热成像仪或点测仪进行人工在线测量，不能满足现代数字化电力系统的要求，且易受环境中的灰尘污染及周围的电磁场干扰，测量误差大，准确度低，特别是无法监测高压电器封闭内接点的温度，不能进行实时在线监测
[0003]光纤光栅是20世纪90年代发展起来的一种新型全光纤无源器件，光纤光栅传感器与其他光纤传感器相比，具有抗电磁干扰、耐高温高压、灵敏度高等优点。
[0004]但是现有的光纤光栅传感器都仅仅是能够对个别点进行测温，而且现有的传感器在测温时，往往是单次仅能对局部进行测温，而无法提供温度的分布场。
【实用新型内容】
[0005]针对上述问题，本实用新型提出了一种新型的光纤光栅温度传感器，其能够通过单个光源发光，实现对大面积区域的分布式测温。
[0006]具体而言，本实用新型提供一种光纤光栅温度传感器，其特征在于，所述光纤光栅温度传感器包括:光源、扩束透镜、第一聚焦透镜、多个透射式光纤传感器、光束调制器、第二聚焦透镜、合束器、光纤、第三聚焦透镜、分光器、聚焦透镜、成像装置、图像处理器，
[0007]所述光源发射波长在500-1200nm范围内的光束；
[0008]所述扩束透镜接收所述光源所发出的光束并且对所接收到的光束进行扩束，使其变成发散光束；
[0009]所述第一聚焦透镜对所述发散光束进行准直，并将准直后的光束入射至所述透射式光纤传感器；
[0010]所述透射式光纤传感器紧贴待测物体放置，其中心反射波长随待测物体温度变化而变化，所述透射式光纤传感器对进入其中的光束附加所述透射式光纤传感器的温度信息;
[0011]所述光束调制器接收经所述透射式光纤传感器透射的光束，并对从不同位置入射的光束进彳丁调制；
[0012]所述第二聚焦透镜对从所述光束调制器出射的光束进行聚焦，并且聚焦后的光束输入至所述合束器；
[0013]所述合束器将所接收到的光束合束并耦合进入到光纤中；
[0014]所述光纤将光束引导至第三聚焦透镜；
[0015]所述第三聚焦透镜对从所述光纤出射的发散光进行准直，并且将经准直的光束引导至所述分光器；
[0016]所述分光器对所述光束进行衍射色散，以将不同波长的光进行分离；
[0017]所述聚焦透镜将分离出的各束单色光分别聚焦到所述成像装置的不同位置上；
[0018]所述成像装置分别生成针对各个单色光束的信号，并且将所生成的信号输出给所述图像处理器；
[0019]所述图像处理器确定所述透射式光纤传感器附加到光束中的温度信息。
[0020]进一步地，所述成像装置的分辨率为2336x1752。
[0021]进一步地，所述扩束透镜为凹透镜。
[0022]进一步地，所述光源为红外激光器。
[0023]进一步地，所述分光器为衍射或折射分光器。
[0024]进一步地，所述透射式光纤传感器的数目为3个。
[0025]进一步地，所述成像装置为(XD工业相机。
[0026]有益效果:
[0027]本实用新型的光纤光栅温度传感器，将光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating，简称FBG光栅)传感器引入温度测量领域，基于光信号来传送信息，具有抗电磁干扰、抗腐蚀、耐高温、耐高压使用寿命长的优点。
[0028]此外，本实用新型的光纤光栅温度传感器采用单个光源为多个传感器提供照明，成本低。并且，由于采用多根光纤光栅同时进行测温，可以实现分布式测温。
【附图说明】
[0029]图1是根据本实用新型的一个实施例的光纤光栅温度传感器的示意图。
【具体实施方式】
[0030]如图1所示，本实施例中的光纤光栅温度传感器包括:光源10、扩束透镜11、第一聚焦透镜31、多个透射式光纤传感器12、13、14、光束调制器15、第二聚焦透镜16、合束器17、光纤18、第三聚焦透镜19、分光器20、聚焦透镜21、成像装置22、图像处理器23。上述各个部件从左到右依次顺序排列。
[0031]光源10发射波长在500-1200nm范围内的光束。在本实施例中，光源采用波长大于lOOOnm的红外激光。扩束透镜11接收光源10所发出的光束并且对所接收到的光束进行扩束，使其变成发散光束。扩束透镜11为凹透镜。接下来第一聚焦透镜31对发散光束进行准直，并将准直后的光束分别入射至透射式光纤传感器12、13、14。这样，实现了单个光源对多个传感器的照明。
[0032]透射式光纤传感器12、13、14紧贴待测物体放置，并且分别放置在待测物体的不同位置处，其中心透射波长随待测物体温度变化而变化，透射式光纤传感器12、13、14对进入其中的光束附加透射式光纤传感器12、13、14的温度信息。
[0033]光束调制器15接收经透射式光纤传感器12、13、14透射的光束，并对从不同位置入射的光束进行调制。这里所提到的调制可以包括多种形式，不再详细介绍。第二聚焦透镜16对从光束调制器15出射的光束进行聚焦，并且聚焦后的光束输入至合束器17 ;合束器17将所接收到的光束合束并耦合进入到光纤18中。耦合进入光纤18的目的是为了使温度传感部分能够与后续温度处理部分分离，这样，可以在远距离实现测温，避免高压电对成像装置和图像处理器带来过大干扰。
[0034]光纤18将光束引导至第三聚焦透镜19 ;第三聚焦透镜19对从光纤18出射的发散光进行准直，并且将经准直的光束引导至分光器20 ;分光器20对光束进行分束，以将不同波长的光进行分离；聚焦成像透镜21将分离出的各束单色光分别聚焦到成像装置22的不同位置上；成像装置22分别生成针对各个单色光束的信号，并且将所生成的信号输出给图像处理器23，成像装置22的分辨率为2336x1752，采用工业(XD相机。
[0035]图像处理器23确定基于光谱信息，根据对照表可以查找出透射式光纤传感器5附加到光束中的温度信息。
[0036]透射式光纤传感器的数目为3、4、5、8、10个，或者更多。
[0037]附图中的各个部件的形状均是示意性的，不排除与其真实形状存在一定差异，附图仅用于对本实用新型的原理进行说明，并非意在对本实用新型进行限制。而且，本领域技术人员应该理解，虽然上述实施例中画出了底板、调平旋钮等部件，但是，这些部件并非必须的，在一定条件下是可以省略的。
【主权项】
1.一种光纤光栅温度传感器，其特征在于，所述光纤光栅温度传感器包括:光源(10)、扩束透镜(11)、第一聚焦透镜(31)、多个透射式光纤传感器(12、13、14)、光束调制器(15)、第二聚焦透镜(16)、合束器(17)、光纤(18)、第三聚焦透镜(19)、分光器(20)、聚焦透镜(21)、成像装置(22)、图像处理器(23)， 所述光源(10)发射波长在500-1200nm范围内的光束； 所述扩束透镜(11)接收所述光源(10)所发出的光束并且对所接收到的光束进行扩束，使其变成发散光束； 所述第一聚焦透镜(31)对所述发散光束进行准直，并将准直后的光束入射至所述透射式光纤传感器(12、13、14); 所述透射式光纤传感器(12、13、14)紧贴待测物体放置，其中心反射波长随待测物体温度变化而变化，所述透射式光纤传感器(12、13、14)对进入其中的光束附加所述透射式光纤传感器(12、13、14)的温度信息； 所述光束调制器(15)接收经所述透射式光纤传感器(12、13、14)透射的光束，并对从不同位置入射的光束进行调制； 所述第二聚焦透镜(16)对从所述光束调制器(15)出射的光束进行聚焦，并且聚焦后的光束输入至所述合束器(17)； 所述合束器(17)将所接收到的光束合束并耦合进入到光纤(18)中； 所述光纤(18)将光束引导至第三聚焦透镜(19); 所述第三聚焦透镜(19)对从所述光纤(18)出射的发散光进行准直，并且将经准直的光束引导至所述分光器(20); 所述分光器(20)对所述光束进行衍射色散，以将不同波长的光进行分离； 所述聚焦透镜(21)将分离出的各束单色光分别聚焦到所述成像装置(22)的不同位置上; 所述成像装置(22)分别生成针对各个单色光束的信号，并且将所生成的信号输出给所述图像处理器(23); 所述图像处理器(23)确定所述透射式光纤传感器(12、13、14)附加到光束中的温度信息。2.根据权利要求1所述的光纤光栅温度传感器，其特征在于， 所述成像装置(22)的分辨率为2336x1752。3.根据权利要求1所述的光纤光栅温度传感器，其特征在于，所述扩束透镜(11)为凹透镜。4.根据权利要求1所述的光纤光栅温度传感器，其特征在于，所述光源(10)为红外激光器。5.根据权利要求1所述的光纤光栅温度传感器，其特征在于，所述分光器(20)为衍射或折射分光器。6.根据权利要求1所述的光纤光栅温度传感器，其特征在于，所述透射式光纤传感器的数目为3个。7.根据权利要求1所述的光纤光栅温度传感器，其特征在于，所述成像装置(22)为CCD工业相机。
【专利摘要】本实用新型提供了一种光纤光栅温度传感器。所述光纤光栅温度传感器包括：光源(10)、扩束透镜(11)、第一聚焦透镜(31)、多个透射式光纤传感器(12、13、14)、光束调制器(15)、第二聚焦透镜(16)、合束器(17)、光纤(18)、第三聚焦透镜(19)、分光器(20)、聚焦透镜(21)、成像装置(22)、图像处理器(23)。本实用新型采用单个光源，但是使用多个透射式光纤传感器进行温度测量，相同条件下，测得的温度更加准确并且测得的是温度的分布场而不仅仅是单个点处的温度。
【IPC分类】G01K11/32
【公开号】CN204964061
【申请号】CN201520584913
【发明人】李学勤, 王震, 曹华清
【申请人】国网山西省电力公司大同供电公司
【公开日】2016年1月13日
【申请日】2015年8月5日