[实用新型]一种笔式自由场光感温度传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种笔式自由场光感温度传感器，属于信号检测技术领域。

背景技术

随着现代工业的发展，工业爆炸事故时有发生。1989年M&MPC(Marsh&Mclennan Protection Conclusion)对150起工业灾害事故的统计分析结果表明，工业爆炸灾害约占总工业灾害的60％，是最主要的工业灾害之一。在各类工业爆炸事故中，有相当一部分是由于悬浮于空气中的可燃性物质的爆炸引起的。如采煤过程中，瓦斯、煤尘和空气混合并达到一定浓度后，遇火花等意外能量即可发生爆炸事故；石油和化工生产中，泄漏出的可燃气体或小液滴散布在空气中达到一定浓度时，在适当的能量作用下(电火花、明火)也可发生燃烧或爆炸。

上述爆炸一般为云雾爆轰，云雾爆轰场的温度毁伤是一种非常重要的毁伤形式。然而，由于受到测试手段的限制，现有的爆轰温度场热毁伤的研究，还停留在依靠经验进行的定性分析。近年来，非接触式光学测温理论发展很快，出现了许多新的测温手段，然而这些方法一方面由于其光学系统比较复杂且配合精密，爆轰场内强烈震动会使光学系统发生紊乱，无法进行测试；另一方面，光学器件抗震能力比较差，有些光学器件易碎。因此这些精密仪器只能在远离云雾爆轰场区外对整个云爆区进行探测，测试出的是云雾爆轰区域的平均温度，而无法得到爆轰中心温度及其温度梯度的分布。虽然采用红外探测法能够显示其大体的温度梯度，但是由于云雾爆轰中不透明物质以及烟尘比较多，严重影响其测试精度。

实用新型内容

本实用新型为了克服现有技术的缺陷，满足云雾爆轰场中心温度测量以及爆轰场内温度分布测量的需要，提出了一种笔式自由场光感温度传感器。

本实用新型是通过以下技术方案实现的。

本实用新型的一种笔式自由场光感温度传感器，由光路保护壳体、光学装置、腔内短光纤和对外光纤接口构成；

光路保护壳体为不锈钢材质的中空结构的导流罩，头部为锥形结构，主体部分为最大直径小于3厘米的柱形结构，主体部分外端面的剖面结构类似于操场跑道的形状：其中对应的两侧外端面为圆弧形，连接两侧圆弧形外端面的两段外端面为平面，在其中一段平面外端面上开有光路接收窗口，这样设计既可以减小壳体对流场的影响，又有利于在平面外端面上开窗，安放光学器件；

光学装置、腔内短光纤和对外光纤接口均镶嵌于光路保护壳体的主体部分，光学装置包括全反射棱镜、平面凸透镜和窄带滤波片，其中全反射棱镜镶嵌于壳体主体部分上与光路接收窗口对应的位置，对外光纤接口镶嵌于壳体主体部分的尾部；

全反射棱镜通过光路接收窗口接收到爆轰场内的爆炸光束，并反射到平面凸透镜，平面凸透镜将光束聚焦到窄带滤波片，窄带滤波片具有点频滤波功能，其中心波长范围为±2nm到±10nm，半带宽偏差为±2nm，采集所需波长的光信号，最后通过传感器腔内短光纤将光信号经对外光纤接口送到传感器外部设备。

本实用新型的一种笔式自由场光感温度传感器，其原理是：利用窄带滤波片点频滤波特性，将小型全反射棱镜、平面凸透镜以及滤波片集成在不锈钢壳体内，壳体侧面开窗，壳体的导流罩对准爆轰中心，并按照一定的规则分布在爆轰场内；当云雾爆轰发生时，传感器周围的物质发生反应并发出强烈的光，传感器通过侧窗以及内部的光路将信号引入后续的光电信号转换以及采集装置，将其记录下来，以便后来的分析解算，从而完成光温度的测量。

有益效果

本实用新型不需要复杂的物镜系统，结构简单，体积小，通过多个分布于云雾爆炸场内的传感器，能够得到场内中心温度以及其温度梯度分布的情况，适用于强冲击、强震动的恶劣环境。

附图说明

图1为本实用新型的侧视图；

图2为本实用新型的光路保护壳体主体部分外端面的正视图；

图3为本实用新型的内部结构原理示意图；

图4为本实用新型的实施例中传感器在现场的布置示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明。

一种笔式自由场光感温度传感器，其侧视图及其光路保护壳体主体部分外端面的正视图如图1和图2所示，其内部结构如图3所示，由光路保护壳体、光学装置、腔内短光纤和对外光纤接口构成；