[发明专利]一种基于分布式光纤光栅与热传导的高温测量装置

说明书

一种基于分布式光纤光栅与热传导的高温测量装置，包括导热材料、多个光纤光栅、宽带光源、环形器，波长解调系统，其特征在于：所述导热材料设置为两端，其中一端为温度测量端，另一端为制冷端；所述光纤上等距离刻写相同波长的多个光纤布拉格光栅，构成分布式光纤布拉格光栅阵列；所述环形器用于接收所述宽带光源发射的光束，将光束传递至所述光纤布拉格光栅阵列中；所述波长解调系统用于同时对光纤布拉格光栅阵列的中心波长偏移量进行测量。

技术领域

本发明属于高温测量技术领域，涉及一种高温测量系统，具体涉及一种基于分布式光纤光栅与热传导的高温测量系统,可以实现温度高达2000℃的接触式测量。

背景技术

高温电阻炉是利用电流使炉内电热元件或加热介质发热，从而对工件或物料加热的工业炉。电阻炉在机械工业中用于金属锻压前加热、金属热处理加热、钎焊、粉末冶金烧结、玻璃陶瓷焙烧、低熔点金属融化、砂型和油漆膜层的干燥等。

在机械加工热处理的行业中，金属材料的退火与正火温度，淬火与回火温度对于金属材料的组织，机械性能和加工性能有着决定性的影响。因而，在生产实际中，常常要测量炉膛内各位置的温度，以便考虑炉内工件应放置的位置，满足热处理工艺规定温度及保温精度的工作空间。

作为热处理炉的一种，目前，虽然高温电阻炉的应用非常广泛，但是现在仍然缺乏相对应的检测手段对其准确性，可靠性进行测量。

因此，找到一套行之有效的方法对于高温电阻炉的检定校准工作有着直接的帮助，也将对于广泛应用于各行业的高温炉的检测准确性、可靠性由非常大的提高。有着非常巨大的社会效益和极大的隐性经济效应。

目前，多采用热电偶传感器来完成对高温电阻炉炉内温度的检测和校准。但由热电偶构成的测温系统仍有不足之处。首先信号调理电路复杂。将热电偶的直接输出电压转换成可用的温度读数，必须进行大量的信号调理。其次精度较低，除了由于构成热电偶的金属本身特性导致的热电偶内部固有不确定性外，热电偶精度还依赖于冷端温度的测量精度。最后易受腐蚀，因为热电偶由两种不同的金属构成，在某些情况下，长时间使用造成腐蚀，所以根据使用条件的不同，可能需要保护措施。

光纤布拉格光栅，简称光纤光栅(FBG)具有波长调制、分辨率高、抗电磁干扰、重复性好以及可进行批量生产等特点，光纤光栅技术正成为当前传感器领域的一大热点。光纤光栅传感器具有体积小、损耗低、灵敏度高、抗电磁干扰、电绝缘性好、带宽大、并能实现多点分布式测量等优点，已应用于桥梁、矿井、隧道、大坝、建筑物、舰船系统、海洋、航空、医学领域、电力系统等，并取得了许多成果。

光纤光栅温度传感器的功能类似于点状的电信号温度传感器，热反应时间短，在同一条检测回路中可以串接多个探头，从而实现对多个温度分布式快速测量。

发明内容

本申请的目的在于提供一种基于分布式光纤光栅与热传导的高温测量装置，包括导热材料、多根光纤、宽带光源、环形器，波长探测调节系统，其特征在于：所述导热材料设置为两端，其中一端为温度测量端，另一端为制冷端；所述光纤上等距离刻写多个同波长光纤布拉格光栅，构成分布式光纤布拉格光栅；所述环形器用于接收所述宽带光源发射的光束，将光束传递至所述光纤布拉格光栅；所述波长探测解调系统用于同时对多个光纤布拉格光栅的波长偏移进行测量。

优选地，所述导热材料由保温隔热材料包裹。

优选地，所述光纤布拉格光栅为等距离同波长光纤光栅阵列。

优选地，所述每个光纤布拉格光栅对应于一个样本点。

优选地，所述光纤布拉格光栅位置靠近制冷端。

应当理解，前述大体的描述和后续详尽的描述均为示例性说明和解释，并不应当用作对本发明所要求保护内容的限制。

附图说明