专利名称：一种光纤束双色温度传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型属辐射式高温计测温仪表。
带光电转换的辐射测温仪在原理上分为两大类，即亮度法和比色法。后者的优点可将被测物体发射率的影响、中间介质如烟雾水蒸汽的影响以及杂散光的影响减至最低程度，因而具有较高的准确度。在结构上传统的光电辐射测温仪均离不了光学聚焦系统，本世纪八十年代初，开始用光导纤维束取代原光学系统作辐射温度的传感元件。其优点是①结构简单；②实现了近距离(5～50mm)测温，提高了测温的可靠性；③可实现微区局部表面温度测量。
传统的比色温度传感器采用光学镜头，通过远距离聚焦的方法，将温度辐射信号传至光电转换元件，体积大，笨重，成本高，使用也不方便。
本实用新型的目的在于提供一种采用光导纤维束作为温度传感元件的比色温度传感器的新设计，以解决上述问题。
本实用新型的核心为如
图1所示的光导纤维光电双色调制系统，它是由下述各部组成在冂字型支架上安装有光导纤维束及Si光电转换元件，通过同轴的孔(光栏)将光导纤维检测到的温度信号(热辐射线)传输到Si光电转换元件，变成电信号输出；为了实现比色法测温，在冂字型支架空隙中安装了由直流电机驱动的双色滤光片，它只允许0.84及1.05μm的单色光通过，当光导纤维传来的全波热辐射线(包括可见光在内)通过滤光片后，只剩下0.84及1.05μm的近红外光透过；由于电机以3000转／分的速度转动，将两束红外信号对Si光电元件进行扫描，于是Si光电元件输出两条辐度不同、相位相差180°的正弦波，经过电路处理，即可实现比色法测温。
采用图1结构具有如下特点1)结构简单，可靠性高光导纤维束和Si光电转换元件安装在同一冂字型支架上，结构简单甚易保证制造精度，只要光纤束、滤光片和Si光电转换元件各自保证具有互换性，则在批量生产中可保证本传感器有良好的复现性和工作的可靠性；2)光能损失小、传光效率高由于采用了本结构，可将光纤束出口端面与Si光电转换元件之间的距离缩至最短，这样即使温度很低也可获得足够高的信号，采用本发明结构可将Si光电元件测温下限降至600℃左右，效果显著；3)采用了更合理的温度补偿
Si光电转换元件的光电转换特性会受环境温度的改变而变化，造成误差。其工作环境温度的改变来自两个方面，其一是传感器工作现场的温度(包括天气变化在内)，其二是电机发热。本结构将温度补偿元件(热敏电阻)与Si光电转换元件组装在同一金属支架上，彼此互相靠近成为一个整体(见图1)，保证了两者具有相同的温度，以求得到最良好的补偿。本发明采用了不发热的高质量直流电机，免除了由此而产生的温度影响，另外直流电机还具有体积小、低噪声及成本低，以及提高了传感器的内部抗干扰能力等优点。由直流电机带动双色滤光片旋转进行双波长光电扫描，具有纵向游隙小、扫描稳定的特点。
由上述可见，本实用新型具有结构简单、制造容易、影响因素少抗干扰能力强、稳定可靠等优点。
采用本传感器研制出来的GFB－01型光导式辐射比高精度测温仪经现场考核证明①测温范围广，600～1300℃；特殊要求还可增宽②精度高，±0.5％；特殊要求±0.3％③抗干扰能力强，能在强大的高中频电磁场下稳定地测量感应加热温度④所测温度基本上不受被测物体发射率的影响，勿需用黑度系数来修正，生产现场烟雾水蒸汽的影响甚微，一般不超过±1℃，对杂散光的影响不敏感
⑤环境温度20±10℃范围内对测量精度无影响，每超过10℃，可能产生的附加误差＜±0.5％。
⑤光导纤维束的直径φ1.5～φ2.0mm由上所述本实用新型具有相当良好的技术特性，采用本实用新型后可以研制出测温范围宽、精度高、稳定性和可靠性好的性能优异的光纤红外比色测温仪，可广泛用于锻造、轧制、熔炼、铸造、焊接及热处理等热加工行业，由于光纤束直径小特别适用于高中频感应加热快速温度的测量。
图1为光纤维光电双色调制系统原理图。图中〔1〕直流电机，〔2〕Si光电转换元件，〔3〕热敏电阻，〔4〕双色滤光片，〔5〕光纤束，〔6〕冂字型支架。
权利要求1.一种光纤束双色温度传感器，包括直流电机，Si光电转换元件，热敏电阻和光纤束，其特征在于冂字型支架[6]上安装有光导纤维束[5]和Si光电转换元件[2]和热敏电阻[3]，支架的空隙中安装了由直径电机驱动的双色滤光片[4]，滤光片上开有与光纤束同轴的孔，滤光片选择0.84μm和1.05μm的单色光透过。
专利摘要本实用新型系光电比色测温仪中光电调制部分。采用了Ф1.5～2mm小直径光导纤维束作辐射温度传感元件，进出口镜面特制了自聚焦镜片以传输信号。把光电转换Si元件与热敏电阻装配成一整体，以自动补偿环境温度对Si元件特性的影响。采用特殊膜系制成的0.84/1.05μm双色高性能滤光片。采用直流电机作光电调制器的动力。因而本实用新型的温度传感器较其它同类产品具有更高的技术性能。
文档编号G01J5/10GK2036664SQ8820818
公开日1989年4月26日 申请日期1988年7月5日 优先权日1988年7月5日
发明者刘志儒 申请人:哈尔滨工业大学