專利名稱：一種改進(jìn)型半導(dǎo)體光纖溫度傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及光纖溫度傳感器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種改進(jìn)型半導(dǎo)體光纖溫度傳感器。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體光纖溫度傳感器大多是利用半導(dǎo)體材料的吸收光譜隨溫度變化的特性實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)光通過(guò)半導(dǎo)體材料時(shí)，材料會(huì)吸收光子能量，當(dāng)光子能量超過(guò)禁帶寬度能量Eg(t) 時(shí)，傳輸光的強(qiáng)度發(fā)生變化。則禁帶寬度能量是溫度的函數(shù)，當(dāng)溫度增加時(shí)，禁帶寬度能量會(huì)單調(diào)下降。由上述可知，當(dāng)滿足半導(dǎo)體材料的溫度和禁帶寬度能量關(guān)系波長(zhǎng)范圍的恒定光功率通過(guò)半導(dǎo)體材料時(shí)，可以制作成光纖溫度傳感器系統(tǒng)。目前基于此理論的光纖溫度傳感器主要有以下幾種一、透射式，這種傳感器能夠比較好的符合理論構(gòu)造，但缺點(diǎn)是1、結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，不便于現(xiàn)場(chǎng)安裝；2、單光源的功率和波長(zhǎng)的不穩(wěn)定性影響系統(tǒng)測(cè)溫的準(zhǔn)確度；3、光纖彎曲和光纖接頭的損耗的不確定性影響系統(tǒng)測(cè)溫的準(zhǔn)確度；4、光電轉(zhuǎn)換二極管在不同溫度下的暗電流變化和光電轉(zhuǎn)換效率不同影響系統(tǒng)測(cè)溫的準(zhǔn)確度。二、反射式，這種傳感器結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單，便于現(xiàn)場(chǎng)安裝，但缺點(diǎn)是1、單光源的功率和波長(zhǎng)的不穩(wěn)定性影響系統(tǒng)測(cè)溫的準(zhǔn)確度；2、光纖彎曲和光纖接頭的損耗的不確定性影響系統(tǒng)測(cè)溫的準(zhǔn)確度；3、光電轉(zhuǎn)換二極管在不同溫度下的暗電流變化和光電轉(zhuǎn)換效率不同影響系統(tǒng)測(cè)溫的準(zhǔn)確度。三、雙光源式，這種傳感器是基于上述一、二兩種方案的缺點(diǎn)設(shè)計(jì)的，雖然這種方案能夠很好的補(bǔ)償上述一、二兩種方案中的光纖彎曲損耗不確定引起的測(cè)溫準(zhǔn)確度，但是仍不能消除其他影響系統(tǒng)測(cè)溫準(zhǔn)確度的因素。

實(shí)用新型內(nèi)容為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種改進(jìn)型半導(dǎo)體光纖溫度傳感器，所采用的技術(shù)方案如下一種改進(jìn)型半導(dǎo)體光纖溫度傳感器，包括光耦合器、半導(dǎo)體傳感器、光電轉(zhuǎn)換二極管及信號(hào)放大轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，在所述改進(jìn)型半導(dǎo)體光纖溫度傳感器中增加一個(gè)WDM(波分復(fù)用器)，所述各部分之間以光纜或光纖連接。所述信號(hào)放大轉(zhuǎn)換系統(tǒng)包括信號(hào)放大及AD轉(zhuǎn)換兩部分。所述WDM的主要作用是將半導(dǎo)體反射回來(lái)的光譜分出兩個(gè)波段的光，其中一個(gè)波段的光的反射率的變化率非常小，而另外的一個(gè)波段的光的反射率變化率非常大。[0018]所述改進(jìn)型半導(dǎo)體光纖溫度傳感器的激光光源采用光譜為IOnm以上的寬帶光譜作為傳感器的激光光源。本技術(shù)方案采用光譜為IOnm以上的寬帶光譜作為傳感器的激光光源，利用半導(dǎo)體材料反射回來(lái)的光譜在不同波長(zhǎng)下其反射率不同為理論基礎(chǔ)?；谏鲜隼碚?，同時(shí)利用 WDM，其主要作用是將半導(dǎo)體反射回來(lái)的光譜分出兩個(gè)波段的光，在相同溫度變化時(shí)，其中一個(gè)波段的光的反射率的變化率非常小，而另外的一個(gè)波段的光的反射率變化率非常大。 分別采用兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換二極管將從WDM中分出來(lái)的光進(jìn)行光電轉(zhuǎn)化、信號(hào)放大、AD轉(zhuǎn)換后將這兩組AD數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，由于不同溫度下的兩個(gè)波段的反射率的變化率不一樣，所以就能都得到一個(gè)變化率和溫度變化之間的函數(shù)，通過(guò)定標(biāo)手段事先得出此函數(shù)后，再利用此函數(shù)就可以計(jì)算得出溫度值。采用本實(shí)用新型所述的技術(shù)方案的優(yōu)點(diǎn)在于解決了如下幾個(gè)問(wèn)題解決了光源功率和波長(zhǎng)的不穩(wěn)定對(duì)測(cè)溫準(zhǔn)確度的影響；解決了光纖彎曲和光纖接頭的損耗不確定性對(duì)測(cè)溫準(zhǔn)確度的影響；解決了光電轉(zhuǎn)換二極管在不同溫度下的暗電流變化和光電轉(zhuǎn)換效率不同對(duì)測(cè)溫準(zhǔn)確度的影響。另外本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于現(xiàn)場(chǎng)安裝使用。

圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖；具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型所述的一種改進(jìn)型半導(dǎo)體光纖溫度傳感器做出詳細(xì)說(shuō)明一種改進(jìn)型半導(dǎo)體光纖溫度傳感器，包括光耦合器、半導(dǎo)體傳感器、光電轉(zhuǎn)換二極管及信號(hào)放大轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，在所述改進(jìn)型半導(dǎo)體光纖溫度傳感器中增加一個(gè)WDM(波分復(fù)用器)，所述各部分之間以光纜或光纖連接。所述信號(hào)放大轉(zhuǎn)換系統(tǒng)包括信號(hào)放大及AD轉(zhuǎn)換兩部分。所述WDM的主要作用是將半導(dǎo)體反射回來(lái)的光譜分出兩個(gè)波段的光，其中一個(gè)波段的光的反射率的變化率非常小，而另外的一個(gè)波段的光的反射率變化率非常大。所述改進(jìn)型半導(dǎo)體光纖溫度傳感器的激光光源采用光譜為IOnm以上的寬帶光譜作為傳感器的激光光源。本技術(shù)方案采用光譜為IOnm以上的寬帶光譜作為傳感器的激光光源，激光光源發(fā)出的光通過(guò)光耦合器再經(jīng)光纜到半導(dǎo)體傳感器，被半導(dǎo)體傳感器的探頭探測(cè)到，然后經(jīng)半導(dǎo)體傳感器反射后，又經(jīng)光纜到光耦合器，然后一部分光經(jīng)光纖進(jìn)入WDM，經(jīng)由WDM的光被分成兩個(gè)波段的光。這兩個(gè)不同波段的光的特點(diǎn)是在相同溫度變化時(shí)，其中一個(gè)波段的光的反射率的變化率非常小，而另外的一個(gè)波段的光的反射率變化率非常大。在某一溫度時(shí)，分別采用兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換二極管將從WDM中分出來(lái)的光進(jìn)行光電轉(zhuǎn)化、信號(hào)放大及AD 轉(zhuǎn)換后分別得到的兩個(gè)數(shù)值相比，得出一個(gè)比值。改變溫度，會(huì)得到相應(yīng)溫度下的不同的比值。以此類推，最后得到一個(gè)反射率的變化率跟溫度變化之間的函數(shù)，通過(guò)定標(biāo)手段可以事先得出此函數(shù)。實(shí)際使用時(shí)，根據(jù)這個(gè)函數(shù)就可以計(jì)算得出要測(cè)量的溫度值。
權(quán)利要求1.一種改進(jìn)型半導(dǎo)體光纖溫度傳感器，包括光耦合器、半導(dǎo)體傳感器、光電轉(zhuǎn)換二極管及信號(hào)放大轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其特征在于在所述改進(jìn)型半導(dǎo)體光纖溫度傳感器中增加一個(gè)波分復(fù)用器，所述各部分之間以光纜或光纖連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改進(jìn)型半導(dǎo)體光纖溫度傳感器，其特征在于所述信號(hào)放大轉(zhuǎn)換系統(tǒng)包括信號(hào)放大及AD轉(zhuǎn)換兩部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改進(jìn)型半導(dǎo)體光纖溫度傳感器，其特征在于所述改進(jìn)型半導(dǎo)體光纖溫度傳感器的激光光源采用光譜為IOnm以上的寬帶光譜作為傳感器的激光光源。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種改進(jìn)型半導(dǎo)體光纖溫度傳感器，包括光耦合器、半導(dǎo)體傳感器、光電轉(zhuǎn)換二極管及信號(hào)放大轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，在所述改進(jìn)型半導(dǎo)體光纖溫度傳感器中增加一個(gè)WDM(波分復(fù)用器)，各部分之間以光纜或光纖連接，信號(hào)放大轉(zhuǎn)換系統(tǒng)包括信號(hào)放大及AD轉(zhuǎn)換兩部分，WDM的主要作用是將半導(dǎo)體反射回來(lái)的光譜分出兩個(gè)波段的光，激光光源采用光譜為10nm以上的寬帶光譜。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是解決了光源功率和波長(zhǎng)的不穩(wěn)定對(duì)測(cè)溫準(zhǔn)確度的影響；解決了光纖彎曲和光纖接頭的損耗不確定性對(duì)測(cè)溫準(zhǔn)確度的影響；解決了光電轉(zhuǎn)換二極管在不同溫度下的暗電流變化和光電轉(zhuǎn)換效率不同對(duì)測(cè)溫準(zhǔn)確度的影響。
文檔編號(hào)G01K11/32GK202274949SQ201120329639
公開(kāi)日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月5日
發(fā)明者李旭 申請(qǐng)人:上海華魏光纖傳感技術(shù)有限公司