一种基于形状记忆合金的光纤温度报警阈值执行器的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种基于形状记忆合金的光纤温度报警阈值执行器，该执行器内对称设置有两根金属臂，金属臂中间凸起形成夹角，金属臂的两端分别连接有对称分布的两个支持弹簧，两弹簧在金属臂凸起的上端固定连接；执行器外设置有金属外壳，金属外壳底部设置有多个小孔；传光光纤设置于金属臂下，并穿过执行器外的金属外壳，传光光纤与金属臂的末端处经固定件固定。该执行器在易燃、易爆、电磁干扰和野外雷击等恶劣环境下均能应用；集传感与执行功能于一体，且具有准分布光纤温度监测报警的功能。
【专利说明】一种基于形状记忆合金的光纤温度报警阈值执行器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种基于形状记忆合金的光纤温度报警阈值执行器，属于光纤温度传感监测【技术领域】。
【背景技术】
[0002]温度是一个非常重要的物理量，因为它直接影响燃烧、爆炸、化学反应、发酵、烘烤、煅烧、蒸馏、浓度、挤压成形、结晶以及空气流动等物理和化学过程。温度控制失误就可能引起人们社会生产、社会生活安全及产品产量等一系列问题。如在工业生产过程中，很多时候都需要对温度进行严格的监控，以使得生产能够顺利的进行，产品的质量才能够得到充分的保证；在隧道、油田、大型购物中心，更需要对温度变化严格监控，以避免火灾、爆炸事故的发生，以保障人们的社会活动安全。因此，对温度的实时在线监测及报警是一种应用广泛的安全监控及防范技术，对人类社会生产、活动具有重要的保障作用。
[0003]目前，温度测量的方法多种多样，但对特殊的应用场合及特殊的应用要求，需要基于不同的测温远离，开发不同的温度监测技术，即需要结合被测对象的要求研究具体的温度测量方法。其中对在电磁/射频环境、易燃易爆、易腐蚀及野外恶劣环境中温度的实时监测及实时阈值报警就具有代表性的研究意义，传统的传感技术及测温方法(如热电偶、热电阻等)难以满足多种特殊的应用要求，光纤温度传感监测技术应运而生，利用光纤的防爆特性，适合于易燃、易爆等危险物品的温度监测；利用光纤对电绝缘，适合于高电压场合温度检测；利用光纤无电磁感应性，适合于强电磁场干扰环境下的温度检测，利用光纤的化学稳定性，适合于环保、医药、食品工业领域的温度检测；利用光纤的时域变换性，适合于多点分布温度测量。
[0004]综上分析，温度监测报警是一门结合具体应用领域不断发展的技术，其中光纤温度监测报警技术的开发及应用能够满足多种特殊应用环境的要求，结合具体特殊的应用领域，开发创新型光纤温度监测报警传感器及执行器是该领域的关键核心技术，是温度监测安防【技术领域】的迫切需求。
【发明内容】
[0005]本实用新型的目的在于针对现有传统温度监测技术(如热电偶、热电阻、热敏电阻)难以满足电磁/射频环境、易燃易爆、易腐蚀及野外恶劣环境中温度的实时监测及实时阈值报警的技术不足，结合光纤温度监测报警的技术优势，基于N1-T1-Cu合金的形状记忆效应(即其温度特性)，提供一种用于光纤温度报警系统的温度阈值执行器，可广泛地应用于诸如矿山、油田、化工行业、机场、高速公路、智能大厦、等大型重要设施中分布式或准分布式温度监测与报警。
[0006]本实用新型是这样实现上述目的的:
[0007]—种基于形状记忆合金的光纤温度报警阈值执行器，该执行器内设置对称设
[0008]置有两根金属臂，金属臂中间凸起形成夹角，金属臂的两端分别连接有对称分布的两个支持弹簧，两弹簧在金属臂凸起的上端固定连接；执行器外设置有金属外壳，金属外壳底部设置有多个小孔；传光光纤设置于金属臂下，并穿过执行器外的金属外壳，传光光纤与金属臂的末端处经固定件固定。
[0009]所述的传光光纤设置于金属臂下，并穿过执行器外的金属外壳，传光光纤与金属臂的末端处经固定结构固定。所述的传光光纤下还设置有形状记忆合金(形状记忆合金为N1-T1-Cu形状记忆合金，为驱动元件，是执行器的核心部分)，N1-T1-Cu形状记忆合金由支撑结构固定，用于防止传光光纤在其他干扰(如重力、振动等)的作用下发生弯曲。传光光纤固定在执行器中，处于临界弯曲状态(弯曲损耗系数很小)。
[0010]当外界温度低于报警阈值温度时，记忆合金保持低温相形状或收缩很小，如图1所示；当温度升高时，记忆合金向高温相转变，收缩使光纤弯曲，执行器处于如图2所示状态。从而使执行器内传光光纤弯曲，通过光时阈反射技术可在线监测光纤损耗系数的变化。如果温度增大超过判定值(阈值温度)时，则监测光纤的损耗系数也会增大并超过相应的判定阈值，从而实现温度阈值报警。当监测温度降低时，记忆合金伸长，又恢复到其初始低温相状态，即通过形状记忆合金的对温度的形状记忆效应，驱动执行弹簧，使光纤弯曲，实现光纤温度阈值报警。
[0011]本实用新型的有点在于:
[0012]1、利用光纤的特点，该执行器在易燃、易爆、电磁干扰和野外雷击等恶劣环境下均能应用；
[0013]2、执行器集成了功能材料N1-T1-Cu形状记忆合金对温度敏感的形状记忆效应，即具有敏感温度变化的传光型光纤温度传感器的功能，也具有敏感温度变化的执行器功能，即集传感与执行功能于一体；
[0014]3、该阈值执行器可以按实际应用需求沿光纤装配于需重点监测的地段，具有准分布光纤温度监测报警的功能。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为执行器未报警时的低温相状态。
[0016]图2为执行器报警时的高温相状态。
[0017]图3 N1-T1-Cu形状记忆合金。
[0018]图4 N1-T1-Cu形状记忆合金对温度敏感的形状记忆效应。其中As为奥氏体转变开始温度；Af为奥氏体转变终了温度；MS为马氏体转变开始温度；Mf为马氏体转变终了温度。
[0019]图5基于光时阈反射技术的准分布光纤温度监测报警。
【具体实施方式】
[0020]实施例1
[0021]一种基于形状记忆合金的光纤温度报警阈值执行器，其特征在于:该执行器
[0022]I内设置对称设置有两根金属臂2，金属臂2中间凸起形成夹角，金属臂2的两端分别连接有对称分布的两个支持弹簧3，两弹簧在金属臂2凸起的上端固定连接；执行器I外设置有金属外壳4,金属外壳4底部设置有多个小孔5 ;传光光纤6设置于金属臂2下,并穿过执行器I外的金属外壳4，传光光纤6与金属臂2的末端处经固定件9固定。[0023]所述的传光光纤6下设置有形状记忆合金7，形状记忆合金7由支撑结构8固定。
[0024]如图2所示中，执行驱动元件一N1-T1-Cu形状记忆合金对温度敏感,具有低温相(马氏体态)和高温相(奥氏体态)两种相互转变的状态，具有形状记忆效应，能够对温度敏感而伸缩，当监测环境温度处于正常状态或较低时，记忆合金保持低温相马氏体态，温度升高时，向高温相奥氏体态转变，即在回复力的作用下收缩收缩使光纤弯曲，从而使光纤的弯曲损耗系数逐渐增大，超过阈值时即发生温度报警。
[0025]参见图3，所述温度报警或准分布式温度报警可以通过光时阈反射技术实现，图3为基于光时阈反射技术的光纤温度阈值报警系统，能够实时检测装配温度阈值执行器处光纤的反射光强，从而实时监测该段光纤损耗系数的变化，当温度阈值执行器周围环境温度发生变化时，形状记忆合金在回复力的作用下伸缩，从而引起光纤损耗系数的变化，即通过光纤损耗系数监测温度的变化，当光纤的损耗系数也会增大超过相应的判定阈值，即实时实现温度阈值报警。
【权利要求】
1.一种基于形状记忆合金的光纤温度报警阈值执行器，其特征在于:该执行器(I)内对称设置有两根金属臂(2)，金属臂(2)中间凸起形成夹角，金属臂(2)的两端分别连接有对称分布的两个支持弹簧(3)，两弹簧在金属臂(2)凸起的上端固定连接；执行器(I)外设置有金属外壳(4),金属外壳(4)底部设置有多个小孔(5);传光光纤(6)设置于金属臂(2)下，并穿过执行器(I)外的金属外壳(4)，传光光纤(6)与金属臂(2)的末端处经固定件(9)固定。
2.根据权利要求1所述的基于形状记忆合金的光纤温度报警阈值执行器，其特征在于:传光光纤(6)下设置有形状记忆合金(7)，形状记忆合金(7)由支撑结构(8)固定。
3.根据权利要求2所述的基于形状记忆合金的光纤温度报警阈值执行器，其特征在于:所述的形状记忆合金(7)为N1-T1-Cu合金。
【文档编号】G01K11/32GK203811295SQ201420259490
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年5月21日 优先权日:2014年5月21日
【发明者】魏康林 申请人:三峡大学