[实用新型]热致色变光纤温度传感器

说明书

技术领域

本实用新型属于光学传感器领域，具体涉及一种热致色变光纤温度传感器。

背景技术

电力系统是工农业生产和国民经济发展的保障，为缓解电力紧张的局面，电力系统朝着超高压、大容量的交流输电和高压直流输电方向发展。发电厂、变电站电气设备的各种触点、连接点，由于高电压、大电流的作用，在重负荷下有可能由于接触点的高热而导致设备的烧毁和停电。因而对高压带电传输网中的各种连接点温度的在线监测和控制是保证电网安全运行的重要内容。

长期以来，开关柜触头的温度很难实时监测，这是因为开关柜空间有限，但柜内元件较多，且高压带电元件大多裸露，常规的温度测量方法无法使用。普通的温度监测方法主要采用热电偶、热电阻、半导体温度传感器等温度传感元件实现的，这种方法要么传感器本身带有金属，在强磁场环境下，传感器的功能失灵；要么需要金属导线传输信号，在紧凑的开关柜内，要实现系统可靠的绝缘困难很大。

实用新型内容

为了解决现有技术中存在的问题，本实用新型提供了一种热致色变光纤温度传感器，该传感器使实现温度监控的方法更简单，降低了成本，提高了灵敏度。

本实用新型解决技术问题所采用的技术方案如下：

热致色变光纤温度传感器，该传感器包括：光源、入射光纤、传感器探头、出射光纤和光敏元件，该传感器还包括带有热致色变材料的基片；传感器探头内放置带有热致色变材料的基片，传感器探头与被测物体连接；光源与入射光纤连接，入射光纤一端位于传感器探头内，对准带有热致色变材料的基片，带有热致色变材料的基片另一端与出射光纤相对准；出射光纤的一端位于传感器探头内，另一端与光敏元件连接。

本实用新型原理：光源通过入射光纤将光传输到传感器探头内的基片上的热致色变材料上，材料没有达到变色温度时，光被基片反射，出射光纤接收不到光，光敏元件没有反应；当传感器探头内的材料达到变色温度，热致色变材料变色，光直接透射基片，通过出射光纤，直接射到光敏元件上。

本实用新型的有益效果是：本实用新型通过监测光敏元件是否接收到光来实现测温，达到了原理简单，在强电场环境下不产生参数漂移、稳定性高、灵敏度高、制造方便、成本低廉的有益效果。

附图说明

图1本实用新型热致色变光纤温度传感器的结构示意图。

图中：1、光源，2、入射光纤，3、传感器探头，4、玻璃片，5、热致色变材料，6、出射光纤和7、光敏元件。

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详细说明。

热致色变光纤温度传感器，如图1所示，该传感器包括：光源1、入射光纤2、传感器探头3、玻璃片4、热致色变材料5、出射光纤6和光敏元件7；两片玻璃片4中间夹着热致色变材料5，固定在传感器探头3内，传感器探头3与被测物体连接，入射光纤2和出射光纤6的一端固定在传感器探头3内，光源1与入射光纤2连接，光源通过入射光纤2将光传输到传感器探头3内的固定热致色变材料5的玻璃片4上，被测物体温度较低，传感器探头3和热致色变材料5没有达到变色温度时，光被玻璃片4反射回去，出射光纤6接收不到光，光敏元件7没有反应；当传感器探头3内的热致色变材料5达到变色温度，热致色变材料5变色，光直接透射玻璃片4，通过出射光纤6，直接射到光敏元件7上。

传感器探头3的结构可以为多面体，在本实施例中，传感器探头3的结构为圆柱体，圆柱体中间被掏空，一端连接入射光纤2，一端连接出射光纤6，中间固定热致色变材料的玻璃片4，热致色变材料5被固定在两片固定热致色变材料的玻璃片4中。传感器探头3整体采用直径为5mm的氮化硼陶瓷管，管壁厚度为1mm，长度为10mm。固定热致色变材料的玻璃片4的直径为4mm，厚为2mm，两片固定热致色变材料的玻璃片4中间填充热致色变材料5，填充的热致色变材料5厚度为1mm；其中氮化硼陶瓷的热导率为45w/(mK)，属于良导体，固定热致色变材料的玻璃片4起到固定填充到氮化硼陶瓷管中的热致色变材料的作用，为了使热致色变材料均匀分布，受热均匀。

光敏元件7接受光的信息，由于热致色变材料5变色是个渐变的过程，整个变色过程的温度区间为10℃，在这10℃中，光敏元件接受到光强成线性变化，当光强带到最大时，即热致色变材料达到完全变色的温度。由于本传感器应用于电力系统中，电力系统需要测量的温度为60℃、70℃、80℃，所以只需要根据这三个温度选取在该温度下变色的材料。热致色变材料的变色机理和材料种类相对比较广泛，本发明从成本、测温范围的可灵活配置两个角度出发，选择了隐色染料（LD, Leuco dyes）作为热致色变材料。