一種光纖光柵溫度傳感器的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及溫度測量領域，具體涉及一種用于光纖光柵溫度傳感器。
【背景技術】
[0002]目前國內(nèi)常用的高壓帶電設備測溫方式主要有接觸測溫法與紅外測溫法。傳統(tǒng)的接觸測溫法主要利用熱敏電阻、熱電偶、半導體溫度傳感器等傳感器件與帶電體直接接觸，然后使用金屬導線將信號引出，盡管這種方法測量精度較高，但由于電力設備的測溫點往往有很高的電壓，致使傳感器件之間的絕緣問題難以解決，影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。紅外測溫法主要利用被測觸點的溫度變化引起紅外輻射變化，通過采集該測點表面的紅外輻射，并送往紅外解調裝置進行解調，最后經(jīng)過計算實現(xiàn)溫度的測量，該方法需要手持式紅外熱成像儀或點測儀進行人工在線測量，不能滿足現(xiàn)代數(shù)字化電力系統(tǒng)的要求，且易受環(huán)境中的灰塵污染及周圍的電磁場干擾，測量誤差大，準確度低，特別是無法監(jiān)測高壓電器封閉內(nèi)接點的溫度，不能進行實時在線監(jiān)測
[0003]光纖光柵是20世紀90年代發(fā)展起來的一種新型全光纖無源器件，光纖光柵傳感器與其他光纖傳感器相比，具有抗電磁干擾、耐高溫高壓、靈敏度高等優(yōu)點。
[0004]但是現(xiàn)有的光纖光柵傳感器都僅僅是能夠對個別點進行測溫，而且現(xiàn)有的傳感器在測溫時，往往是單次僅能對局部進行測溫，而無法提供溫度的分布場。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]針對上述問題，本實用新型提出了一種新型的光纖光柵溫度傳感器，其能夠通過單個光源發(fā)光，實現(xiàn)對大面積區(qū)域的分布式測溫。
[0006]具體而言，本實用新型提供一種光纖光柵溫度傳感器，其特征在于，所述光纖光柵溫度傳感器包括:光源、擴束透鏡、第一聚焦透鏡、多個透射式光纖傳感器、光束調制器、第二聚焦透鏡、合束器、光纖、第三聚焦透鏡、分光器、聚焦透鏡、成像裝置、圖像處理器，
[0007]所述光源發(fā)射波長在500-1200nm范圍內(nèi)的光束；
[0008]所述擴束透鏡接收所述光源所發(fā)出的光束并且對所接收到的光束進行擴束，使其變成發(fā)散光束；
[0009]所述第一聚焦透鏡對所述發(fā)散光束進行準直，并將準直后的光束入射至所述透射式光纖傳感器；
[0010]所述透射式光纖傳感器緊貼待測物體放置，其中心反射波長隨待測物體溫度變化而變化，所述透射式光纖傳感器對進入其中的光束附加所述透射式光纖傳感器的溫度信息;
[0011]所述光束調制器接收經(jīng)所述透射式光纖傳感器透射的光束，并對從不同位置入射的光束進彳丁調制；
[0012]所述第二聚焦透鏡對從所述光束調制器出射的光束進行聚焦，并且聚焦后的光束輸入至所述合束器；
[0013]所述合束器將所接收到的光束合束并耦合進入到光纖中；
[0014]所述光纖將光束引導至第三聚焦透鏡；
[0015]所述第三聚焦透鏡對從所述光纖出射的發(fā)散光進行準直，并且將經(jīng)準直的光束引導至所述分光器；
[0016]所述分光器對所述光束進行衍射色散，以將不同波長的光進行分離；
[0017]所述聚焦透鏡將分離出的各束單色光分別聚焦到所述成像裝置的不同位置上；
[0018]所述成像裝置分別生成針對各個單色光束的信號，并且將所生成的信號輸出給所述圖像處理器；
[0019]所述圖像處理器確定所述透射式光纖傳感器附加到光束中的溫度信息。
[0020]進一步地，所述成像裝置的分辨率為2336x1752。
[0021]進一步地，所述擴束透鏡為凹透鏡。
[0022]進一步地，所述光源為紅外激光器。
[0023]進一步地，所述分光器為衍射或折射分光器。
[0024]進一步地，所述透射式光纖傳感器的數(shù)目為3個。
[0025]進一步地，所述成像裝置為(XD工業(yè)相機。
[0026]有益效果:
[0027]本實用新型的光纖光柵溫度傳感器，將光纖布拉格光柵(Fiber Bragg Grating，簡稱FBG光柵)傳感器引入溫度測量領域，基于光信號來傳送信息，具有抗電磁干擾、抗腐蝕、耐高溫、耐高壓使用壽命長的優(yōu)點。
[0028]此外，本實用新型的光纖光柵溫度傳感器采用單個光源為多個傳感器提供照明，成本低。并且，由于采用多根光纖光柵同時進行測溫，可以實現(xiàn)分布式測溫。
【附圖說明】
[0029]圖1是根據(jù)本實用新型的一個實施例的光纖光柵溫度傳感器的示意圖。
【具體實施方式】
[0030]如圖1所示，本實施例中的光纖光柵溫度傳感器包括:光源10、擴束透鏡11、第一聚焦透鏡31、多個透射式光纖傳感器12、13、14、光束調制器15、第二聚焦透鏡16、合束器17、光纖18、第三聚焦透鏡19、分光器20、聚焦透鏡21、成像裝置22、圖像處理器23。上述各個部件從左到右依次順序排列。
[0031]光源10發(fā)射波長在500-1200nm范圍內(nèi)的光束。在本實施例中，光源采用波長大于lOOOnm的紅外激光。擴束透鏡11接收光源10所發(fā)出的光束并且對所接收到的光束進行擴束，使其變成發(fā)散光束。擴束透鏡11為凹透鏡。接下來第一聚焦透鏡31對發(fā)散光束進行準直，并將準直后的光束分別入射至透射式光纖傳感器12、13、14。這樣，實現(xiàn)了單個光源對多個傳感器的照明。
[0032]透射式光纖傳感器12、13、14緊貼待測物體放置，并且分別放置在待測物體的不同位置處，其中心透射波長隨待測物體溫度變化而變化，透射式光纖傳感器12、13、14對進入其中的光束附加透射式光纖傳感器12、13、14的溫度信息。
[0033]光束調制器15接收經(jīng)透射式光纖傳感器12、13、14透射的光束，并對從不同位置入射的光束進行調制。這里所提到的調制可以包括多種形式，不再詳細介紹。第二聚焦透鏡16對從光束調制器15出射的光束進行聚焦，并且聚焦后的光束輸入至合束器17 ;合束器17將所接收到的光束合束并耦合進入到光纖18中。耦合進入光纖18的目的是為了使溫度傳感部分能夠與后續(xù)溫度處理部分分離，這樣，可以在遠距離實現(xiàn)測溫，避免高壓電對成像裝置和圖像處理器帶來過大干擾。
[0034]光纖18將光束引導至第三聚焦透鏡19 ;第三聚焦透鏡19對從光纖18出射的發(fā)散光進行準直，并且將經(jīng)準直的光束引導至分光器20 ;分光器20對光束進行分束，以將不同波長的光進行分離；聚焦成像透鏡21將分離出的各束單色光分別聚焦到成像裝置22的不同位置上；成像裝置22分別生成針對各個單色光束的信號，并且將所生成的信號輸出給圖像處理器23，成像裝置22的分辨率為2336x1752，采用工業(yè)(XD相機。
[0035]圖像處理器23確定基于光譜信息，根據(jù)對照表可以查找出透射式光纖傳感器5附加到光束中的溫度信息。
[0036]透射式光纖傳感器的數(shù)目為3、4、5、8、10個，或者更多。
[0037]附圖中的各個部件的形狀均是示意性的，不排除與其真實形狀存在一定差異，附圖僅用于對本實用新型的原理進行說明，并非意在對本實用新型進行限制。而且，本領域技術人員應該理解，雖然上述實施例中畫出了底板、調平旋鈕等部件，但是，這些部件并非必須的，在一定條件下是可以省略的。
【主權項】
1.一種光纖光柵溫度傳感器，其特征在于，所述光纖光柵溫度傳感器包括:光源(10)、擴束透鏡(11)、第一聚焦透鏡(31)、多個透射式光纖傳感器(12、13、14)、光束調制器(15)、第二聚焦透鏡(16)、合束器(17)、光纖(18)、第三聚焦透鏡(19)、分光器(20)、聚焦透鏡(21)、成像裝置(22)、圖像處理器(23)， 所述光源(10)發(fā)射波長在500-1200nm范圍內(nèi)的光束； 所述擴束透鏡(11)接收所述光源(10)所發(fā)出的光束并且對所接收到的光束進行擴束，使其變成發(fā)散光束； 所述第一聚焦透鏡(31)對所述發(fā)散光束進行準直，并將準直后的光束入射至所述透射式光纖傳感器(12、13、14); 所述透射式光纖傳感器(12、13、14)緊貼待測物體放置，其中心反射波長隨待測物體溫度變化而變化，所述透射式光纖傳感器(12、13、14)對進入其中的光束附加所述透射式光纖傳感器(12、13、14)的溫度信息； 所述光束調制器(15)接收經(jīng)所述透射式光纖傳感器(12、13、14)透射的光束，并對從不同位置入射的光束進行調制； 所述第二聚焦透鏡(16)對從所述光束調制器(15)出射的光束進行聚焦，并且聚焦后的光束輸入至所述合束器(17)； 所述合束器(17)將所接收到的光束合束并耦合進入到光纖(18)中； 所述光纖(18)將光束引導至第三聚焦透鏡(19); 所述第三聚焦透鏡(19)對從所述光纖(18)出射的發(fā)散光進行準直，并且將經(jīng)準直的光束引導至所述分光器(20); 所述分光器(20)對所述光束進行衍射色散，以將不同波長的光進行分離； 所述聚焦透鏡(21)將分離出的各束單色光分別聚焦到所述成像裝置(22)的不同位置上; 所述成像裝置(22)分別生成針對各個單色光束的信號，并且將所生成的信號輸出給所述圖像處理器(23); 所述圖像處理器(23)確定所述透射式光纖傳感器(12、13、14)附加到光束中的溫度信息。2.根據(jù)權利要求1所述的光纖光柵溫度傳感器，其特征在于， 所述成像裝置(22)的分辨率為2336x1752。3.根據(jù)權利要求1所述的光纖光柵溫度傳感器，其特征在于，所述擴束透鏡(11)為凹透鏡。4.根據(jù)權利要求1所述的光纖光柵溫度傳感器，其特征在于，所述光源(10)為紅外激光器。5.根據(jù)權利要求1所述的光纖光柵溫度傳感器，其特征在于，所述分光器(20)為衍射或折射分光器。6.根據(jù)權利要求1所述的光纖光柵溫度傳感器，其特征在于，所述透射式光纖傳感器的數(shù)目為3個。7.根據(jù)權利要求1所述的光纖光柵溫度傳感器，其特征在于，所述成像裝置(22)為CCD工業(yè)相機。
【專利摘要】本實用新型提供了一種光纖光柵溫度傳感器。所述光纖光柵溫度傳感器包括：光源(10)、擴束透鏡(11)、第一聚焦透鏡(31)、多個透射式光纖傳感器(12、13、14)、光束調制器(15)、第二聚焦透鏡(16)、合束器(17)、光纖(18)、第三聚焦透鏡(19)、分光器(20)、聚焦透鏡(21)、成像裝置(22)、圖像處理器(23)。本實用新型采用單個光源，但是使用多個透射式光纖傳感器進行溫度測量，相同條件下，測得的溫度更加準確并且測得的是溫度的分布場而不僅僅是單個點處的溫度。
【IPC分類】G01K11/32
【公開號】CN204964061
【申請?zhí)枴緾N201520584913
【發(fā)明人】李學勤, 王震, 曹華清
【申請人】國網(wǎng)山西省電力公司大同供電公司
【公開日】2016年1月13日
【申請日】2015年8月5日