专利名称：一种基于组合式光纤光栅的恒温装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种恒温装置，是一种基于组合式光纤光栅的恒温装置。
背景技术：
目前，很多地方都需要恒温装置，例如恒温箱、恒温建筑等。温度传感器是做 恒温装置的主要器件之一，常用的电温度传感器主要是热电偶温度传感器和热敏电阻温 度传感器，这些电温度传感器不能单独使用，需要将其焊接到相关电路中配合使用，因 此传感器所在之处必须有接有电源，同时还须对采集到的电信号进行A/D转换，接入单 片机等控制单元，然后才进行温度控制，这样一来不仅体积大，不易安装与维护，成本 也高。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是，克服现有技术存在的问题，提供一种基于 组合式光纤光栅的恒温装置。本实用新型的技术方案如下一种基于组合式光纤光栅的恒温装置，该装置包括LED光源、环形器、窄带 光纤光栅、三角形谱光纤光栅、光电探测器、放大器、继电器、电源和加热器。具体连接方式为LED光源的输出连接环形器的第一端口，窄带光纤光栅连接 环形器的第二端口，环形器的第三端口连接三角形谱光纤光栅的一端，光电探测器的光 输入端连接三角形谱光纤光栅的另一端，光电探测器的电输出端连接放大器的输入端， 放大器的输出端连接继电器的线圈J，继电器的接点K的一端连接电源的一端，继电器的 接点K的另一端连接加热器的一端，加热器的另一端连接电源的另一端。窄带光纤光栅作为温度传感器，当所处的地方的温度升高时，输出的频谱随之 红移，经过三角形谱光纤光栅后，输出光强度降低，致使光电转换后电压降低，继电器 的接点断开，切断电源，加热器停止加热，进而降低温度。窄带光纤光栅作为温度传感器，当所处的地方的温度降低时，输出的频谱随之 蓝移，经过三角形谱光纤光栅后，输出光强度升高，致使光电转换后电压升高，继电器 的接点闭合，接通电源，加热器开始加热，进而升高温度。本实用新型的有益效果具体如下本实用新型利用窄带光纤光栅作为温度传感器，传感器的终端不需要其他集成 电路和电源，体积小，质量轻，其耐腐蚀，抗电磁干扰；利用三角形谱光纤光栅作为负 反馈元件，直接对窄带光纤放射过来的光强进行处理，使输出光强恒定，经光电转换后 进而控制温度，使温度恒定。整个装置仅由一个LED光源，一个环形器，一个窄带光纤 光栅，一个三角形谱光纤光栅，一个光电探测器，一个放大器，一个继电器，电源和一 个加热器组成，具有较为廉价的构建成本，与较小的探头体积，特别适合于航天器、飞 机、核电厂，科研等需要恒温装置的地方。
图1 一种基于组合式光纤光栅的恒温装置结构图。图2窄带光纤光栅反射谱示意图。图3窄带光纤光栅波长随温度的变化示意图。图4实施例一中三角形谱光纤光栅的透射谱示意图。图5实施例二中三角形谱光纤光栅的透射谱示意图。图6实施例三中三角形谱光纤光栅的透射谱示意图。图7实施例四中三角形谱光纤光栅的透射谱示意图。
具体实施方式
以下结合附图1至图7对一种基于组合式光纤光栅的恒温装置作进一步描述。实施例一，一种基于组合式光纤光栅的恒温装置，如图1所示。该装置包括LED光源1、环形器2、窄带光纤光栅3、三角形谱光纤光栅4、 光电探测器5、放大器6、继电器7、电源8和加热器9。具体连接方式为LED光源1的输出连接环形器的第一端口 21，窄带光纤光栅 3连接环形器的第二端口 22，环形器的第三端口 23连接三角形谱光纤光栅4的一端，光 电探测器5的光输入端连接三角形谱光纤光栅4的另一端，光电探测器5的电输出端连接 放大器6的输入端，放大器6的输出端连接继电器的线圈J，继电器的接点K的一端连接 电源8的一端，继电器的接点K的另一端连接加热器9的一端，加热器9的另一端连接电 源8的另一端。窄带光纤光栅的反射谱如图2所示，在温度为30° C时，反射谱中心波长为 1551.6nm,窄带光纤光栅随温度的变化如图3所示，反射谱中心波长随温度的升高而升
尚ο图4为三角形谱光纤光栅的透射谱，倾斜边的中心波长为1551.8nm，对应温度 为40° C，当温度小于40° C时，透射光强增大，光电转换后电压升高，继电器的接点 闭合，接通电源，加热器开始加热，温度升高；当温度大于40° C时，透射光强减小， 光电转换后电压降低，继电器的接点断开，切断电源，加热器停止加热，温度降低，最 后动态稳定在40° C。实施例二，一种基于组合式光纤光栅的恒温装置，如图1所示。该装置包括LED光源1、环形器2、窄带光纤光栅3、三角形谱光纤光栅4、 光电探测器5、放大器6、继电器7、电源8和加热器9。具体连接方式为LED光源1的输出连接环形器的第一端口 21，窄带光纤光栅 3连接环形器的第二端口 22，环形器的第三端口 23连接三角形谱光纤光栅4的一端，光 电探测器5的光输入端连接三角形谱光纤光栅4的另一端，光电探测器5的电输出端连接 放大器6的输入端，放大器6的输出端连接继电器的线圈J，继电器的接点K的一端连接 电源8的一端，继电器的接点K的另一端连接加热器9的一端，加热器9的另一端连接电 源8的另一端。窄带光纤光栅的反射谱如图2所示，在温度为30° C时，反射谱中心波长为
41551.6nm,窄带光纤光栅随温度的变化如图3所示，反射谱中心波长随温度的升高而升高。图5为三角形谱光纤光栅的透射谱，倾斜边的中心波长为1552.0nm，对应温度 为50° C，当温度小于50° C时，透射光强增大，光电转换后电压升高，继电器的接点 闭合，接通电源，加热器开始加热，温度升高；当温度大于50° C时，透射光强减小， 光电转换后电压降低，继电器的接点断开，切断电源，加热器停止加热，温度降低，最 后动态稳定在50° C。实施例三，一种基于组合式光纤光栅的恒温装置，如图1所示。该装置包括LED光源1、环形器2、窄带光纤光栅3、三角形谱光纤光栅4、 光电探测器5、放大器6、继电器7、电源8和加热器9。具体连接方式为LED光源1的输出连接环形器的第一端口 21，窄带光纤光栅 3连接环形器的第二端口 22，环形器的第三端口 23连接三角形谱光纤光栅4的一端，光 电探测器5的光输入端连接三角形谱光纤光栅4的另一端，光电探测器5的电输出端连接 放大器6的输入端，放大器6的输出端连接继电器的线圈J，继电器的接点K的一端连接 电源8的一端，继电器的接点K的另一端连接加热器9的一端，加热器9的另一端连接电 源8的另一端。窄带光纤光栅的反射谱如图2所示，在温度为30° C时，反射谱中心波长为 1551.6nm,窄带光纤光栅随温度的变化如图3所示，反射谱中心波长随温度的升高而升高。图6为三角形谱光纤光栅的透射谱，倾斜边的中心波长为1552.2nm，对应温度 为60° C，当温度小于60° C时，透射光强增大，光电转换后电压升高，继电器的接点 闭合，接通电源，加热器开始加热，温度升高；当温度大于60° C时，透射光强减小， 光电转换后电压降低，继电器的接点断开，切断电源，加热器停止加热，温度降低，最 后动态稳定在60° C。实施例四，一种基于组合式光纤光栅的恒温装置，如图1所示。该装置包括LED光源1、环形器2、窄带光纤光栅3、三角形谱光纤光栅4、 光电探测器5、放大器6、继电器7、电源8和加热器9。具体连接方式为LED光源1的输出连接环形器的第一端口 21，窄带光纤光栅 3连接环形器的第二端口 22，环形器的第三端口 23连接三角形谱光纤光栅4的一端，光 电探测器5的光输入端连接三角形谱光纤光栅4的另一端，光电探测器5的电输出端连接 放大器6的输入端，放大器6的输出端连接继电器的线圈J，继电器的接点K的一端连接 电源8的一端，继电器的接点K的另一端连接加热器9的一端，加热器9的另一端连接电 源8的另一端。窄带光纤光栅的反射谱如图2所示，在温度为30° C时，反射谱中心波长为 1551.6nm,窄带光纤光栅随温度的变化如图3所示，反射谱中心波长随温度的升高而升高。图7为三角形谱光纤光栅的透射谱，倾斜边的中心波长为1552.4nm，对应温度 为70° C，当温度小于70° C时，透射光强增大，光电转换后电压升高，继电器的接点 闭合，接通电源，加热器开始加热，温度升高；当温度大于70° C时，透射光强减小，光电转换后电压降低，继电器的接点断开，切断电源，加热器停止加热，温度降低，最 后动态稳定在70° C。 LED光源1、环形器2、光电探测器5、放大器6、继电器7、电源8和加热器9 均为市售器件。
权利要求1.一种基于组合式光纤光栅的恒温装置，其特征在于该装置包括LED光源 (1)、环形器(2)、窄带光纤光栅(3)、三角形谱光纤光栅(4)、光电探测器 (5)、放大器(6)、继电器(7)、电源(8)和加热器(9)；具体连接方式为LED光源(1)的输出连接环形器的第一端口(21)，窄带光纤光栅(3)连接环 形器的第二端口(22)，环形器的第三端口(23)连接三角形谱光纤光栅(4)的一 端，光电探测器(5)的光输入端连接三角形谱光纤光栅(4)的另一端，光电探测器 (5)的电输出端连接放大器(6)的输入端，放大器(6)的输出端连接继电器的线圈 (J)，继电器的接点(K)的一端连接电源(8)的一端，继电器的接点(K)的另一 端连接加热器(9)的一端，加热器(9)的另一端连接电源(8)的另一端。
2.根据权利要求1所述的一种基于组合式光纤光栅的恒温装置，其特征在于窄 带光纤光栅(3)在温度为30° C时，反射谱中心波长为1551.6nm;三角形谱光纤光 栅(4)的透射谱倾斜边的中心波长为1551.8nm 1552.4nm，对应温度为40° C 70° C。
专利摘要一种基于组合式光纤光栅的恒温装置，涉及一种恒温装置。该恒温装置的LED光源(1)的输出连接环形器的第一端口(21)，窄带光纤光栅(3)连接环形器的第二端口(22)，环形器的第三端口(23)连接三角形谱光纤光栅(4)的一端，光电探测器(5)的光输入端连接三角形谱光纤光栅(4)的另一端，光电探测器(5)的电输出端连接放大器(6)的输入端，放大器(6)的输出端连接继电器的线圈(J)，继电器的接点(K)的一端连接电源(8)的一端，继电器的接点(K)的另一端连接加热器(9)的一端，加热器(9)的另一端连接电源(8)的另一端。特别适合于航天器、飞机、核电厂，科研等需要恒温装置的地方。
文档编号G02B6/02GK201796306SQ20102053836
公开日2011年4月13日 申请日期2010年9月21日 优先权日2010年9月21日
发明者周倩, 宁提纲, 杨龙 申请人:北京交通大学