一种基于波长检测的半导体光纤温度传感器的制造方法
【专利摘要】本发明提出了一种基于波长检测的半导体光纤温度传感器，包括传导光纤、半导体光纤探头、DFB激光器、光分路器、光电接收模块和单片机，所述半导体光纤探头用光纤插针固定，并且在半导体光纤探头和光纤插针共同的端面上镀有一层半导体膜片，所述半导体膜片可以是锗、砷化镓或者硅等半导体材料。本发明的优点在于：将半导体光纤探头用光纤插针固定，并且在半导体光纤探头和光纤插针共同的端面上镀有一层锗、砷化镓或者硅等半导体材料的半导体膜片，解决了【背景技术】中所述的传统强度调制型半导体光纤温度传感器测量精度较低、受光强变化影响大等缺陷，使系统具有更佳的稳定性和准确性，达到提高系统性能的目的。
【专利说明】一种基于波长检测的半导体光纤温度传感器
【技术领域】
[0001]本发明涉及传感【技术领域】，尤其涉及一种基于波长检测的半导体光纤温度传感器，属于光纤温度传感【技术领域】。
【背景技术】
[0002]从以往多数对光纤温度传感器的改进和设计来看，方案大多采用了强度调制型的光纤传感结构。这种结构主要存在稳定性差、精度低、易受周围环境影响等缺点。
[0003]在国家知识产权局公布的一篇申请号为200910062879.1的专利文件中公布了一种半导体反射型光纤温度传感器及其传感装置。这种传感器将一块半导体晶片用弹簧紧顶在传导光纤的一端，提供一种强度调制型半导体光纤温度传感器。但是，由于该传感器受到外界环境的变化而改变，反射回来的光强会发生变化，使得测温不准确，线性度差，精度不闻。
【发明内容】
[0004]为了克服现有强度调制型半导体光纤温度传感器存在的稳定性和准确性差的缺点和不足，本发明提供一种不易受周围环境影响的基于波长检测的半导体光纤温度传感器。
[0005]本发明的目的是这样实现的:一种基于波长检测的半导体光纤温度传感器，包括传导光纤、半导体光纤探头、DFB激光器、光分路器、光电接收模块和单片机，其特征在于:所述半导体光纤探头用光纤插针固定，并且在半导体光纤探头和光纤插针共同的端面上镀有一层半导体膜片。
[0006]所述半导体膜片可以是锗、砷化镓或者硅等半导体材料。
[0007]基于波长检测的半导体光纤温度传感器的工作原理是可调谐DFB激光器发出周期性扫描的窄带光，经光缆传输到布设在监测现场的半导体光纤探头，半导体光纤探头根据温度变化反射对应的一个窄带光，根据测定出半导体光纤探头所返回的不同窄带光的中心波长，从而解析出各监测点的温度值。
[0008]首先用恒温驱动将DFB激光器温度恒定，然后由单片机控制的16bit D/A产生锯齿波电路驱动DFB激光器发光，其中1/10的光直接进入光电探测器作为参考信号，9/10的光由1*2的光分路器入射到半导体光纤探头中，半导体光纤探头将带有温度信息的光反射，再用光电接收模块检测、放大后经A/D采样进入单片机处理。
[0009]在温度恒定时，DFB激光器的波长会随着驱动电流的变化而改变，形成波长的电流调制。当驱动电流为锯齿波形状时，DFB激光器就会在一定范围的波长内进行周期性扫描，如果光半导体光纤探头的中心波长落在该范围内，可以得到半导体光纤探头的扫描谱型，计算后的半导体光纤探头峰值对应于DFB激光器的驱动电流某一值，然后通过驱动电流与波长的对应函数关系，最终得出半导体光纤探头的波长值，也就可以得到半导体光纤探头所携带的温度信息，实现对温度的检测。[0010]本发明的有益效果在于:将半导体光纤探头用光纤插针固定，并且在半导体光纤探头和光纤插针共同的端面上镀有一层锗、砷化镓或者硅等半导体材料的半导体膜片，解决了【背景技术】中所述的传统强度调制型半导体光纤温度传感器测量精度较低、受光强变化影响大等缺陷，使系统具有更佳的稳定性和准确性，达到提高系统性能的目的。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1为本发明总体结构示意图。
[0012]图2为本发明半导体光纤探头结构示意图。
[0013]附图中各部分名称如下:
[0014]1、半导体光纤探头
[0015]2、DFB 激光器
[0016]3、光分路器
[0017]4、光电接收模块
[0018]5、单片机
[0019]6、光纤插针
[0020]7、半导体膜片
[0021]8、传导光纤
[0022]具体实施式
[0023]下面结合附图1、2进一步说明本发明的具体实现方式。
[0024]一种基于波长检测的半导体光纤温度传感器，包括传导光纤8、半导体光纤探头
1、DFB激光器2、光分路器3、光电接收模块4和单片机5，所述半导体光纤探头I用光纤插针6固定，并且在半导体光纤探头I和光纤插针6共同的端面上镀有一层半导体膜片7。
[0025]所述的半导体膜片7是采用镀膜机把半导体材料直接镀在光纤插针6和半导体光纤探头I的共同端面上的，采用的是反射波长随温度变化而变化的温度敏感材料，其功能是导致反射波长随温度变化而变化，可以是锗、砷化镓、硅等半导体材料。
[0026]基于波长检测的半导体光纤温度传感器的工作原理是可调谐DFB激光器2发出周期性扫描的窄带光，经光缆传输到布设在监测现场的半导体光纤探头1，半导体光纤探头I根据温度变化反射对应的一个窄带光，根据测定出半导体光纤探头I所返回的不同窄带光的中心波长，从而解析出各监测点的温度值。
[0027]首先用恒温驱动将DFB激光器2温度恒定，然后由单片机5控制的16bit D/A产生锯齿波电路驱动DFB激光器2发光，其中1/10的光直接进入光电探测器作为参考信号，9/10的光由1*2的光分路器3入射到半导体光纤探头I中，半导体光纤探头I将带有温度信息的光反射，再用光电接收模块4检测、放大后经A/D采样进入单片机5处理。
[0028]在温度恒定时，DFB激光器2的波长会随着驱动电流的变化而改变，形成波长的电流调制。当驱动电流为锯齿波形状时，DFB激光器2就会在一定范围的波长内进行周期性扫描，如果光半导体光纤探头I的中心波长落在该范围内，可以得到半导体光纤探头I的扫描谱型，计算后的半导体光纤探头I峰值对应于DFB激光器2的驱动电流某一值，然后通过驱动电流与波长的对应函数关系，最终得出半导体光纤探头I的波长值，也就可以得到半导体光纤探头I所携带的温度信息，实现对温度的检测。
【权利要求】
1.一种基于波长检测的半导体光纤温度传感器，包括传导光纤、半导体光纤探头、DFB激光器、光分路器、光电接收模块和单片机，其特征在于:所述半导体光纤探头用光纤插针固定，并且在半导体光纤探头和光纤插针共同的端面上镀有一层半导体膜片。
2.根据权利要求1所述的一种基于波长检测的半导体光纤温度传感器，其特征在于，所述半导体膜片可以是锗、砷化镓或者硅。
【文档编号】G01K11/32GK103776561SQ201110459289
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2011年12月30日 优先权日:2011年12月30日
【发明者】杨斌 申请人:上海华魏光纤传感技术有限公司