專利名稱：熒光光纖溫度傳感器光纖探頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種光纖探頭，具體涉及一種熒光光纖溫度傳感器光纖探頭，屬 于光纖傳感技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的光纖測溫技術(shù)主要基于光反射、光吸收、光干涉、光散射、熱輻射等原理實 現(xiàn)。其中，基于光反射原理實現(xiàn)的光纖光柵溫度傳感器和光干涉原理實現(xiàn)的光纖法泊 溫度傳感器，都是基于波長變化解調(diào)出溫度變化信息，光纖解調(diào)儀制造復(fù)雜，對所用分立器 件性能要求高，制造成本高，而且其傳感器本身受應(yīng)力等其它因素的影響也很大，需要比較 復(fù)雜的補償技術(shù)才能得到能實用的溫度信息?；诠饫w拉曼散射的測溫技術(shù)，綜合了 0TDR等技術(shù)，技術(shù)難度更大，成本更高；基 于熱輻射技術(shù)，適用于高溫測量，但其測量精度低，應(yīng)用領(lǐng)域很窄，通常只能實現(xiàn)非接觸測 量；基于光吸收技術(shù)的光纖測溫儀，測量誤差太大，測量可重復(fù)性差，受光強變化影響大，難 以實用。上述幾種類型的光纖溫度傳感器，其傳輸信號多用的光纖材料，通常采用通信上 使用的單模光纖，工作溫度只能在-50 85°C，無法承受高溫，這就限制了其溫度測量范 圍，光纖探頭封裝通常采用金屬或陶瓷材料，封裝尺寸大，無法實現(xiàn)狹小范圍區(qū)域的溫度測 量，更無法伸入被物體或設(shè)備內(nèi)部實現(xiàn)某一局部點的溫度測量。

實用新型內(nèi)容本實用新型提出了一種熒光光纖溫度傳感器光纖探頭，該光纖探頭具有結(jié)構(gòu)簡 單、體積小、重量輕、測量精度高、測量范圍大，重復(fù)性好，使用壽命長，抗化學(xué)腐蝕、抗電磁 干擾等優(yōu)點。本實用新型的具體解決方案如下該熒光光纖溫度傳感器光纖探頭，包括傳光光纖，傳光光纖一段通過環(huán)氧樹脂固 定設(shè)置于連接頭內(nèi)，另一段設(shè)置于保護(hù)套管內(nèi)；設(shè)置于保護(hù)套管內(nèi)的光纖端面上設(shè)置有反 射樹脂層，反射樹脂層上設(shè)置有熒光層；所述保護(hù)套管與連接頭之間通過環(huán)氧樹脂密封連 接。以上所述反射樹脂層采用具有抗?jié)B、導(dǎo)熱、耐高溫、耐久、透氣、耐老化、透明度高， 對光熱的吸收率低，對可見光具有穩(wěn)定性反射性能，反射率大于50%的樹脂，其中以硅酮樹 脂為佳。以上所述保護(hù)套管要求具有耐化學(xué)腐蝕，抗紫外輻射能力強，高絕緣強度等特點， 具體可選用玻璃套管、熱縮套管、硅樹脂玻璃纖維套管、硅橡膠玻璃纖維套管、耐高溫套管、 PVC熱縮套管、鐵氟龍管、防火高溫套管、硅膠管、PVC套管、丙烯酸樹脂套管、聚四氟乙烯套 管或PET伸縮編織網(wǎng)管等；其中以黑色玻璃管為佳。[0011]以上所述傳光光纖是單根石英包層型傳輸光纖、一束多組份玻璃光纖或單根塑料 光纖。以上所述熒光層是稀土三基色熒光粉層、硫氧化釓鋱層或氟鍺酸鎂層。以上所述環(huán)氧樹脂要求具有純度高、粘度低、色澤淺、無毒無味，有優(yōu)良的粘合性， 耐化學(xué)腐蝕性及良好的電氣絕緣性能等特點。其中以采用353ND雙組份膠，混合比A B 為10 1為佳。以上所述連接頭要求具有良好的光學(xué)性能，適用于高密度應(yīng)用環(huán)境，可插拔次數(shù) 大于1000次，具體可選用ST光纖連接頭、SC光纖連接頭、FC光纖連接頭、LC光纖連接頭、 MU光纖連接頭或SMA905光纖連接頭等。本實用新型的優(yōu)點在于本實用新型提出的熒光光纖溫度傳感器光纖探頭，可采用一束多組份玻璃光纖進(jìn) 行信號傳輸，外加聚四氟乙烯等保護(hù)套管，可實現(xiàn)耐高溫、易彎曲等特點；也可采用單根石 英光纖，外加丙烯酸樹脂涂層，可實現(xiàn)耐高溫、細(xì)芯徑、制造簡單等特點；也可采用塑料光 纖，可實現(xiàn)常溫測量、細(xì)芯徑、低成本、制造簡單等特點。本實用新型提出的熒光光纖溫度傳感器光纖探頭，光纖一端涂覆硅酮樹脂，可以 有效增加激發(fā)光的反射，更有利于反射信號的提取與處理。采用封口機或者黑色玻璃管進(jìn) 行套管端頭密封，可以有效保護(hù)熒光物質(zhì)傳感探頭，防止外界干擾光的影響，增加傳感探頭 的使用壽命和使用可靠性。

圖1是一種采用一束多組份玻璃光纖制造的傳感器探頭示意圖；圖2是一種采用單根石英光纖制造的傳感器探頭示意圖；圖3是一種采用單根塑料光纖制造的傳感器探頭示意圖。
具體實施方式
該熒光光纖溫度傳感器光纖探頭，包括傳光光纖，傳光光纖是單根石英包層型傳 輸光纖、一束多組份玻璃光纖或單根塑料光纖。傳光光纖一段通過環(huán)氧樹脂固定設(shè)置于連接頭內(nèi)，另一段設(shè)置于保護(hù)套管內(nèi)，連 接頭要求具有良好的光學(xué)性能，適用于高密度應(yīng)用環(huán)境，可插拔次數(shù)大于1000次，具體可 選用ST光纖連接頭、SC光纖連接頭、FC光纖連接頭、LC光纖連接頭、MU光纖連接頭或 SMA905光纖連接頭等。保護(hù)套管要求具有耐化學(xué)腐蝕，抗紫外輻射能力強，高絕緣強度等特點，具體可選 用玻璃套管、熱縮套管、硅樹脂玻璃纖維套管、硅橡膠玻璃纖維套管、耐高溫套管、PVC熱縮 套管、鐵氟龍管、防火高溫套管、硅膠管、PVC套管、丙烯酸樹脂套管、聚四氟乙烯套管或PET 伸縮編織網(wǎng)管等；其中以黑色玻璃管為佳。設(shè)置于保護(hù)套管內(nèi)的光纖端面上設(shè)置有反射樹脂層，反射樹脂層采用具有抗?jié)B、 導(dǎo)熱、耐高溫、耐久、透氣、耐老化、透明度高，對光熱的吸收率低，對可見光具有穩(wěn)定性反射 性能，反射率大于50%的樹脂，其中以硅酮樹脂為佳。反射樹脂層上設(shè)置有熒光層，熒光層是稀土三基色熒光粉層、硫氧化釓鋱層或氟鍺酸鎂層。保護(hù)套管與連接頭之間通過環(huán)氧樹脂密封連接。環(huán)氧樹脂要求具有純度高、粘度 低、色澤淺、無毒無味，有優(yōu)良的粘合性，耐化學(xué)腐蝕性及良好的電氣絕緣性能等特點。實際 生產(chǎn)中多采用353ND雙組份膠，混合比A B為10 1。該熒光光纖溫度傳感器光纖探頭的制備方法包括以下步驟1]將傳光光纖一端插入連接頭中并伸出，點膠固定；2]固定后，把從連接頭伸出的傳光光纖全部截斷，并對傳光光纖被截斷的端面進(jìn) 行研磨拋光處理；3]在傳光光纖未插入連接頭的另一端面涂覆反射樹脂，形成反射樹脂層，在反射 樹脂層表面涂覆熒光粉，形成熒光層；4]將未插入連接頭內(nèi)的傳光光纖穿進(jìn)保護(hù)套管中，套管穿至連接頭處，與連接頭 之間涂覆環(huán)氧樹脂固定，保護(hù)套管靠近熒光層一側(cè)的端面與熒光層之間的垂直距離為5 10mm。超出部分截斷；5]對保護(hù)套管靠近熒光層一側(cè)進(jìn)行密封，形成熒光光纖溫度傳感器光纖探頭。采 用封口機或者黑色玻璃管進(jìn)行套管端頭密封，可以有效保護(hù)熒光物質(zhì)傳感探頭，防止外界 干擾光的影響，增加傳感探頭的使用壽命和使用可靠性。
以下結(jié)合附圖對本實用新型的實施例作進(jìn)一步的描述。實施例1 本實施例采用一束多組份玻璃光纖束101，一束約包含10 1000根單根玻璃光 纖，單根玻璃光纖芯徑20 50 ii m,數(shù)值孔徑0. 3 0. 8，長度0 100m，光纖束101外套 聚四氟乙烯管103，光纖束101 —端加連接頭102，用膠固定，研磨拋光，光纖束101另一端 涂覆粘接硅酮樹脂104，在硅酮樹脂104表面涂熒光粉105。熒光粉105 —端套管略長5 10mm處截斷套管。用封口機把涂熒光粉105—端套管密封住。本實施例的優(yōu)點在于，采用 一束多芯玻璃光纖，可以耐高溫，耐彎曲，解調(diào)信號不受單根或幾根光纖斷裂的影響。實施例2 本實施例采用一根石英光纖201，石英光纖201芯徑200 400 u m,數(shù)值孔徑 0. 1 0. 3，長度0 100m，石英光纖201外涂覆丙烯酸樹脂206，涂覆后外徑0. 6 0. 8mm, 一端加連接頭202，用膠固定，研磨拋光，另一端剝掉涂覆層約5mm，對光纖端面進(jìn)行研磨拋 光處理，在光纖端面上粘接硅酮樹脂204，在硅酮樹脂204表面涂熒光粉205。在剝掉涂覆 層的光纖周圍點353ND膠或其它環(huán)氧樹脂，插入內(nèi)徑0. 6 1. 0mm、外徑0. 8 1. 5mm的黑 色玻璃管203，黑色玻璃管203 —端封口。在本實施例的優(yōu)點在于，采用一根石英光纖，容易 加工，可以耐高溫，采用黑色玻璃管封裝熒光探頭，解調(diào)信號不受外界光干擾的影響。實施例3 本實施例采用一根塑料光纖301，塑料光纖301纖芯徑0. 25 1mm，數(shù)值孔徑 0. 3 0. 6，長度0 100m，光纖束外套聚四氟乙烯管303，光纖一端加連接頭302，用膠固 定，研磨拋光，光纖另一端粘接硅酮樹脂304，在硅酮樹脂304表面涂熒光粉305。熒光粉 305 —端套管略長5 10mm處截斷套管。用封口機把涂熒光粉305 —端套管密封住。本實 施例的優(yōu)點在于，采用一根塑料光纖，可以耐彎曲，使用方便，不易折斷，且制造成本低。
權(quán)利要求一種熒光光纖溫度傳感器光纖探頭，包括傳光光纖，其特征在于所述傳光光纖一段通過環(huán)氧樹脂固定設(shè)置于連接頭內(nèi)，另一段設(shè)置于保護(hù)套管內(nèi)；設(shè)置于保護(hù)套管內(nèi)的光纖端面上設(shè)置有反射樹脂層，反射樹脂層上設(shè)置有熒光層；所述保護(hù)套管與連接頭之間通過環(huán)氧樹脂密封連接。
1.一種熒光光纖溫度傳感器光纖探頭，包括傳光光纖，其特征在于所述傳光光纖一 段通過環(huán)氧樹脂固定設(shè)置于連接頭內(nèi)，另一段設(shè)置于保護(hù)套管內(nèi)；設(shè)置于保護(hù)套管內(nèi)的光 纖端面上設(shè)置有反射樹脂層，反射樹脂層上設(shè)置有熒光層；所述保護(hù)套管與連接頭之間通 過環(huán)氧樹脂密封連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熒光光纖溫度傳感器光纖探頭，其特征在于所述反射樹脂 層是反射率大于50%的樹脂涂層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的熒光光纖溫度傳感器光纖探頭，其特征在于所述保護(hù) 套管是玻璃套管、熱縮套管、硅樹脂玻璃纖維套管、硅橡膠玻璃纖維套管、耐高溫套管、PVC 熱縮套管、鐵氟龍管、防火高溫套管、硅膠管、PVC套管、丙烯酸樹脂套管、聚四氟乙烯套管或 PET伸縮編織網(wǎng)管。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的熒光光纖溫度傳感器光纖探頭，其特征在于所述反射樹脂 是硅酮樹脂。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的熒光光纖溫度傳感器光纖探頭，其特征在于所述保護(hù)套管 是黑色玻璃管。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的熒光光纖溫度傳感器光纖探頭，其特征在于所述傳光光纖 是單根石英包層型傳輸光纖、一束多組份玻璃光纖或單根塑料光纖。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的熒光光纖溫度傳感器光纖探頭，其特征在于所述熒光層是 三基色熒光層或氟鍺酸鎂層。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的熒光光纖溫度傳感器光纖探頭，其特征在于所述環(huán)氧樹脂 采用353ND雙組份膠，混合比A B為10 1。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的熒光光纖溫度傳感器光纖探頭，其特征在于所述連接頭是 ST光纖連接頭、SC光纖連接頭、FC光纖連接頭、LC光纖連接頭、MU光纖連接頭或SMA905光 纖連接頭。
專利摘要本實用新型提出了一種熒光光纖溫度傳感器光纖探頭，該光纖探頭具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、測量精度高、測量范圍大，重復(fù)性好，使用壽命長，抗化學(xué)腐蝕、抗電磁干擾等優(yōu)點。該熒光光纖溫度傳感器光纖探頭，包括傳光光纖，傳光光纖一段通過環(huán)氧樹脂固定設(shè)置于連接頭內(nèi)，另一段設(shè)置于保護(hù)套管內(nèi)；設(shè)置于保護(hù)套管內(nèi)的光纖端面上設(shè)置有反射樹脂層，反射樹脂層上設(shè)置有熒光層；保護(hù)套管與連接頭之間通過環(huán)氧樹脂密封連接。
文檔編號G01K11/32GK201680926SQ20102019390
公開日2010年12月22日 申請日期2010年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月18日
發(fā)明者張文松, 朱香平, 趙衛(wèi) 申請人:中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機械研究所