[实用新型]蓝宝石光纤黑体腔温度传感器

说明书

技术领域

本实用新型属于光纤温度传感领域，涉及一种可用于连续测量高温的蓝宝石光纤黑体腔传感器。

背景技术

辐射测温仪通过非接触测量热辐射的能量来计算相应的温度，因此在工业和科学研究等领域取得了广泛的应用。其具有测温精度高，重复性好等优点，在高温测量中得到普及应用。比如德国赛腾的MS/MI系列红外测温仪，在1500℃到2500℃的范围内的系统精度达到0.5％测量值，重复精度为0.1％测温值+1K，温度分辨率为0.1℃。非接触式的红外测温虽然能有较高的测温上限，但其测量时必须知道热源的发射率情况，易受背景辐射的干扰，测得的仅是热源表面的温度。热电偶传感器通过接触被测物体，测量被测物体的温度。接触式高温测量技术主要使用铂、铑等贵金属热电偶进行测量，具有较高的灵敏度和测量精度。但是高温热电偶一般由贵金属材料制作而成，在高温环境中热电偶又存在抗腐蚀能力差、寿命短、损耗严重等弊端。并且在强腐蚀性、强电磁干扰的环境中，难以正常工作。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供蓝宝石光纤黑体腔温度传感器系统，该传感器是一种能够检测超高温的测量仪器。光纤黑体腔传感器利用蓝宝石光纤耐高温及红外透光特性，与热源接触，可以直接测量热场的变化。采用石英多模光纤将用黑体腔的辐射通量传输至远离热源处，再配合光电元件与电路系统处理显示，避免了高温工作环境及电磁干扰，适合于长期稳定地温度监测。

本实用新型为解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种蓝宝石光纤黑体腔温度传感器，包括传感头以及用于处理传感头反馈信号的电路系统，所述的传感头为蓝宝石光纤黑体腔传感头，包括黑体腔、保护套管、蓝宝石光纤、石英光纤，蓝宝石光纤以及黑体腔均置于保护套管中，石英光纤的一端伸入保护套管后，通过光纤接头与蓝宝石光纤的一端连接，蓝宝石光纤的另一端设置黑体腔，石英光纤的另一端则与电路系统连接。

所述黑体腔通过在蓝宝石光纤端部所包覆的钼金属薄膜而形成。

所述钼金属薄膜外还包覆一层氧化物保护薄膜。

所述的光纤接头为分别与蓝宝石光纤、石英光纤相匹配的匹配套管。

所述保护套管为刚玉管。

所述电路系统为模拟电路，包括集成在电路板上的光电探测器、前置放大器、AD采样模块、信号处理模块、显示模块，其中：所述的光电探测器，用于接受石英光纤传输来的黑体腔热辐射能量，能够将该黑体腔热辐射能量转换成电流信号；所述前置放大器，用于将放大光电探测器输出的电流信号转换成电压信号，并进行放大；所述AD采样模块，用于将前置放大器输出的电压信号转换为数字信号；所述信号处理模块，用于处理AD采样模块输出的电压数字信号，通过拟合算法计算出对应的温度值并通过显示模块输出。

所述信号处理模块是基于温度与采样码数的关系式建立：

T＝a·x⁶+b·x⁵+c·x⁴+d·x³+e·x²+f·x+g

其中T为温度，单位为℃，x为采样码数，a、b、c、d、e、f、g为常数。

本实用新型具有以下有益效果：

(1)采用在蓝宝石光纤一端制作黑体腔并对接石英光纤的方法制作蓝宝石光纤黑体腔传感头，可以直接插拨，重复性和互换性非常好；黑体腔和蓝宝石光纤外加有刚玉保护套管；

(2)采用的传能光纤是纤芯为600μm的特制石英光纤，能量传输损耗极低。光纤外皮里面有一层金属铠，使里面纤芯受到保护，有抗强压抗拉伸功能。利用光纤来传输能量可以减少测温仪的安装与保护的困难，并使测温仪具有挠性和小型化；

(3)本实用新型的光电探测器采用标准FC/PC封装的InGaAs光电二极管与传能光纤连接十分方便，光纤的使用可以不受电磁干扰的影响，而使光电探测器远离高温物体，保证了长期在线工作的稳定性；

(4)整套系统结构简单、易于操作、携带方便。测量范围为800-2200℃，测量精度为±0.2％，分辨率为1℃，响应速度小于1ms。

附图说明

图1是本实用新型传感器系统中模拟电路的示意图；

图2是本实用新型蓝宝石光纤黑体腔温度传感器系统的结构图；

图3是本实用新型测量方法中对信号的软件处理流程图。

图中：光电探测器1；前置放大器2；AD采样模块3；信号处理模块4；显示模块5；黑体腔61；匹配套管62；保护套管63；蓝宝石光纤64；石英光纤65。

具体实施方式