紅外光導纖維比色溫度測量儀的製作方法
2023-09-19 18:55:15 1
專利名稱：紅外光導纖維比色溫度測量儀的製作方法
技術領域：
本發明為一種新型的紅外光導纖維比色溫度測量儀，屬於輻射高溫測量領域。
光導纖維比色溫度測量儀是一種高精度的測量儀，同時因光纖直徑小，又可彎曲，和測頭小型化，而可實現對各種形狀的實物的近距離測量，加之光纖本身具有抗強電磁場的幹擾能力的優點，因而光纖比色測溫受到了人們的極大注視。首先將此付之現實的是日本三菱電機株式會社的《光導纖維溫度測量裝置》專利(昭和58-139038)。該裝置由光纖將與被測溫度有關的光信號送到光信號接收部，由此接收部先將此光信號分離成與被測溫度有關的第一波長λ1及第二波長λ2二部分，由光電轉換器得到上述波長λ1和λ2的電壓輸出信號，再用除法器求得此輸出電量之比。在該專利中，將光信號分離擬採用驅動濾色片的手段來實現，它可同步分離上述λ1和λ2波長相對應的電輸出信號，然後用除法器來實現相比的比色測量。這種測溫裝置，雖然有上面所述的不少優點，但是驅動濾色片卻使該測溫裝置有了驅動件，這樣不僅使裝置的結構變得複雜，而且增加了振動的源，因此並不理想。而該專利文件中所述的採用光分波器或分配器等方案也均是一種設想。再說，這種測溫裝置由於光纖束外露端部為入光口，假如它在惡劣的測量條件下工作，光纖束就易被拉毛、裂紋，甚至將粘光纖束用的高溫膠被熔化而沾汙測量面，從而造成測量端面損壞，因此如何改進其結構，使光纖端面不受損壞也是需待解決的問題。
本發明的目的是設計一種無需分離驅動裝置的新型光纖比色溫度測量儀，以使其不僅測量精確度高而且結構簡單，無振動，性能穩定;同時改進光纖入光口端面結構，以使端面少損壞。
本發明由溫度檢出器、除法器、電源、模/數轉換器、微處理機所組成，其所述的溫度檢出器包括光纖傳送部分、接收部分和放大部分，其特徵在於所述的光纖傳送部分是由裝於光纖保護管內的石英光導纖維束所組成，此光纖束按輻射光入射端的光能量等權地將其均布成兩分束，所述的接收部分由二個被選定的特定波長的濾色片和二個光電轉換器所組成，所述的光導纖維束是一可在其前(光入射)端面設有可更換的、耐高溫的、不易拉毛的導光棒測頭的光纖束。
本發明的工作原理是被測物體輻射的紅外線(光波)在石英光纖束內傳輸，同時將光纖束按其入射端面的光能量分布給它等權均分，使光纖束在尾部等分成二分束，此二分束分別通過二個被選定的特定波長的濾色片(濾色片的波長為λ1、λ2，它們均與被測溫度有關)及與該二濾色片相耦合的二個光電轉換器測得上述波長λ1和λ1的電壓信號，再通過放大器放大，和用除法器相除，得到的輸出電量之比將直接與溫度有關，此信號經模/數轉換、微機數據處理，就可將此溫度信號以數字顯示、模擬量輸出、列印輸出等多種形式給予輸出。
實施例
圖1 紅外光導纖維比色溫度儀原理方框2 溫度檢出器示意3 光纖束等權分布示意2中1導光棒測頭，2連接套，3光導纖維束，4光纖頭套，5光纖束保護套管，6三通體，7塑料管，8套體，9光纖出光端套，10濾色片(A和B)，11光電轉換器(A和B)，12墊，13螺母。
由圖1、2、3可知，本實施例由電源、溫度檢出器、除法器、模/數轉換器、微處理機所組成，其所述的溫度檢出器由導光棒測頭1、光纖束3、光纖束保護管所組成，光纖束保護管由位於光纖束前端的光纖頭套4和位於光纖束其他部位的光纖束保護套管5所組成，光纖束安裝在光束保護管內，為了使光纖束前端入射光的端面不被拉毛、汙損，在端面前用一連接套2，該套一端設有一錐形孔，直接套於光纖頭套4頂端的錐面上，該套的另一端設有一孔，導光棒測頭則直接裝置於此孔內(見圖2)，更換時只需更換導光棒測頭即可。導光棒測頭可用耐高溫材料製成，它可根據不同的用途，變更導光棒測頭的錐度而得到不同的組合，並依靠工藝的保證，使其具有互換性，導光棒測頭的直徑，已做到φ1.2mm。
本實施例光纖束通過三通體使其在尾部分成二光能量等權的分光束，每個分光束通過由套體8、光纖出光端套9、墊12、螺母13的夾具，將光纖分束緊緊地與濾色片10和光電轉換器組裝在一起，光電轉換器輸出的電信號由電線引出至前置放大器，經放大再送至除法器，然後再由模/數轉換器將模擬量轉換成數字量，由微處理機進行數字或模擬量的各種輸出。
本發明的特點是採用將光纖按其光能量等權均分的方法，直接將光纖分成兩分光束，因此結構簡單，又無需驅動件，所以穩定性好，加之採用二個特選波長的濾色片、二個光電轉換器和與之相配的二個放大倍數甚高的前置放大器，使其二路輸出的電信號較大，再採用除法器相除，這樣所得的測值與被測對象的輻射率及周圍介質的影響就很小。本發明又在光纖束端頭設有可更換、耐高溫、直徑很小的導光棒測頭，可使本測溫儀廣泛應用於各種場合，因此具有高的測量精度，良好的穩定性，具有很好的經濟、實用價值。
權利要求
1.一種紅外光導纖維比色溫度測量儀，由溫度檢出器、除法器、電源、模/數轉換器、微處理機所組成，其所述的溫度檢出器包括光纖傳送部分、接收部分和放大部分，其特徵在於所述的光纖傳送部分是由裝於光纖保護套管內的石英光導纖維束所組成，此光纖束按輻射光入射端的光能量等權而均分成兩分束，所述的接收部分由二個被選定的特定波長的濾色片和二個光電轉換器所組成。
2.按權利要求1所述的紅外光導纖維比色溫度測量儀，其特徵在於所述的光纖傳送部分的光導纖維束是一可在其前端面設有可更換的、耐高溫的、不易拉毛的導光棒測頭的光纖束。
3.按權利要求2所述的紅外光導纖維比色溫度測量儀，其特徵在於光纖傳送部分的光纖束前端設有的導光棒測頭是用連接套將其裝在光纖束保護套管前端部。
4.按權利要求2、3所述的紅外光導纖維比色溫度測量儀，其特徵在於所述的光纖束前端設有的導光棒測頭可以是錐形的，測頭的直徑可小至1.2mm。
全文摘要
一種紅外光導纖維比色溫度測量儀，屬於輻射高溫測量領域。它由溫度檢出器、除法器、電源、模/數轉換器、微處理機等組成。其特徵是被測物體輻射的紅外線由溫度檢出器的石英光纖束直接在束內傳輸，並以等權分布將此光纖束在尾部分成兩分束，再分別經二個被選定的特定波長的濾色片和二個光電轉換元件取得二電訊號，然後用除法器比色測溫，因此測溫精度高。本光纖束前端可設有易更換、耐高溫、直徑可小於1.2mm的導光棒測頭，因而適用性能好。
文檔編號G01J5/60GK1051246SQ8910797
公開日1991年5月8日 申請日期1989年10月26日 優先權日1989年10月26日
發明者岑元福, 郭守琴, 姜椿年, 李秋更 申請人:機械電子工業部北京工具機研究所, 北京玻璃研究所