[实用新型]光纤光栅传感器的结构

说明书

技术领域:

本实用新型为一种传感器，其尤指一种光纤光栅传感器的结构。

背景技术:

目前，为了检测和处理种类繁多的信息，需要用传感器将被测量转换成便于处理的输出信号形式，并送往有关设备。在这个过程中采用光信号比电信号有很大的优越性。用光纤传输光信号，能量损失极小，而且光纤的化学性质稳定、横截面小，同时又具有防噪声、不受电磁干扰、无电火花、无短路负载和耐高温等优点。因此70年代末光纤通信技术兴起，光纤传感器也获得迅速发展。

光纤光栅组件是在光纤上制作光栅，利用它的绕射功能而形成的组件。光纤的核心掺有锗，受到紫外光照射时，锗与氧间的化学键结被破坏，改变了电子的分布，使照射区与未照射部分的折射率略有差异。若是用紫外光产生干涉条纹，再将此干涉条纹曝照在裸光纤上，则在光纤核心的折射率，沿光纤纵向呈现周期性的高低起落分布，这就是一组光栅。光纤上的光栅直接形成在光纤核心中，因此由同一光纤其他部分传到光栅的光量损失极低。由于光栅的绕射条件严格，产生高反射率的波长范围很窄，因而成为一种理想的反射式滤波器(图2)。受到温度及应力影响时，它的折射率分布周期跟着改变，使绕射波段的中心波长移动，移动的量是温度与应力的线性函数。这种变化使它成为检测应力、应变、温度等参数的良好探测工具。

这种传感器与一般光纤相同，不受电磁波干扰，不受天候或空气污浊程度影响，又能抗腐蚀，适用于高温环境(400℃-650℃)。它的灵敏度相当高、反应速度快，而且结构简单，不易损坏。因为光纤直径只有125μm，能埋入金属或复合材料而不破坏其结构。光纤感测技术的另一个优点，是可与既有的光纤网络共享信号传输管道，同时也可进行多点及大范围、长距离(10km)的监测。光纤光栅感测技术可以监测应力与温度，也就可以用于结构物安全监测的应用与改良。将光纤感测组件预先埋入结构物体内部，可随时监测结构物的形变，也可以提供地震灾害的预警讯号。事先于一块复合材料或金属埋入数个光纤光栅(绕射波长不同)，可以监测三轴方向的形变以及形变梯度(deformationgradient)。在隧道支柱(或框梁)置光纤光栅应力检测计，则可监测隧道龟裂或火灾。相关的应用扩及交通状况的监测，例如预先于重要道路路口埋设光纤光栅传感器，则可以监测通过车辆的速度、荷重、以及通过车辆的数目。

根据对大量电力事故的分析，90％以上事故都是设备接头或触电温度过高引起的。过热引发的火灾造成大面积厂房的烧损和被迫停机，国家因此每年损失十几亿元。而且随着现代电力系统智能化的不断提高，电力系统要求温度传感器可靠性高、绝缘性能好、抗电磁干扰、重复性好、响应速度快、体积小且价格低廉，对此，传统的热电偶、电热温度调节器等是不合适的。基于光学原理的温度传感器如光纤光栅技术、黑体辐射、荧光延时等正适用于电力系统的应用。光纤光栅温度传感器具有结构简单、温度测试范围适中，适合于电力系统设备测试范围-40℃--250℃以及环境温度的测量。

然而目前使用于电力系统的光纤光栅传感器无法满足绝缘性、可靠性、抗电磁等的要求，有鉴于此，本实用新型是根据上述的事项以解决习知的问题。

实用新型内容:

本实用新型的主要目的为提供一种光纤光栅传感器的结构，其是利用一种陶瓷体，因其为无金属材料，从而满足电力系统要求的可靠性高、绝缘性能好、抗电磁干扰、重复性好、响应速度快以及体积小的要求。

为实现本实用新型的目的，本实用新型采用如下技术方案:使用陶瓷体的结构设计是关键技术之一，且其具有不同孔径的孔洞设计，对光纤光栅传感器提供了保护，又能控制加封距离，降低加工难度；整体无金属化封装的方案，使得传感器的加工以及生产难度降低，能够有效的控制生产成本。本实用新型能够满足实现电力系统测温需求，新的传感器封装方式简洁，可控度高，有这良好的抗高温高压能力，而且可靠性，重复性好，可广泛应用于高压开关、变压器绕组等电力关键设备的温度检测中去。

相较于现有技术，本实用新型具有如下优点:成功满足了电力系统的需求，实现了无金属化封装，封装完成的传感器能够满足高压、高温、高潮湿等恶劣环境中工作的需求，而且体积尺寸小。光纤光栅传感器的封装制作过程简单，可控性高。封装材料价格低廉，有效降低成本。封装效果良好，封装完成的传感器可靠性，一致性和重复性完全满足要求。

附图说明:

图1为本实用新型的一个较佳实施例的结构示意图。

图2为本实用新型的一个较佳实施例的陶瓷体的结构示意图。