超高温深紫外光纤传感探测系统的制作方法

文档序号:15553276发布日期:2018-09-29 00:31阅读:336来源:国知局

本发明涉及火光传感探测领域,更具体地说,涉及超高温深紫外光纤传感探测系统。



背景技术:

目前,一般的火光传感系统主要是基于火焰图像的红外辐射特性或者可见光辐射特征进行火灾图像识别的,但这种传感方式容易受到周围环境中的光源的影响,例如路灯、车灯、太阳光等,甚至墙壁、地板对光的反射都将构成干扰光源,导致误报警。而且,这种传感方式使用的传感器均属于电类传感器,容易收到电磁干扰,更加难以在超高温环境中工作。所以,为了实现超高温火光强度信号的检测就需要提出一种更加可靠、耐高温而且适应能力强的火光探测系统。

现如今,有关火光报警方面的文献还比较少,现有的监测方法主要采用电类传感器进行监测,不具备防爆功能,易受电磁干扰,采用多点测量时组网困难,而且难以实现超高温环境的火光检测,这给一些特殊环境的火光监测带来了很大的困难。



技术实现要素:

本发明要解决的技术问题在于,针对现有技术的不足,提供超高温深紫外光纤传感探测系统,能有效进行超高温环境的火光检测,并且避免了电磁干扰。

本发明提供的超高温深紫外光纤传感探测系统,包括:高温探头、透镜组、高温传导光纤和紫外接收器;所述透镜组与紫外接收器之间通过高温传导光纤相连;

所述高温探头,用于接收超高温光源发射的紫外光信号,并将紫外光信号传送至透镜组;

所述透镜组,用于将接收到的紫外光信号耦合到高温传导光纤的入射端口处;

所述高温传导光纤,用于将紫外光信号传送至紫外接收器;

所述紫外接收器,用于将接收到的紫外光信号转换为对应方波信号,并显示所述方波信号的频率。

在本发明中,高温探头、透镜组、高温传导光纤和紫外接收器的组合能够有效避免电磁干扰。并且高温探头用于接收超高温光源发射的紫外光信号,因此可用于超高温环境的火光检测之中。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明,附图中:

图1是本发明实施例中的系统结构示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解,现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

如图1所示,本发明所述的超高温深紫外光纤传感探测系统,包括:高温探头1、透镜组2、高温传导光纤3和紫外接收器4;所述透镜组2与紫外接收器4之间通过高温传导光纤3相连;

所述高温探头1,用于接收超高温光源发射的紫外光信号,并将紫外光信号传送至透镜组2;

所述透镜组2,用于将接收到的紫外光信号耦合到高温传导光纤3的入射端口处;

所述高温传导光纤3,用于将紫外光信号传送至紫外接收器4;

所述紫外接收器4,用于将接收到的紫外光信号转换为对应方波信号,并显示所述方波信号的频率。

进一步地,所述高温传导光纤3的曲率半径小于预定曲率半径。

高温传导光纤3布置时不能弯曲太大,因为光缆的曲率半径如果太大的话,会增大光信号的损耗,影响测量准确度甚至观测不到光信号。

更进一步地,所述透镜组2将接收到的紫外光信号集中至高温传导光纤3的光纤端口处后,再传送至紫外接收器4。

再进一步地,所述高温探头1的前端封装材料包括高温合金gh3128和熔点为2053℃的蓝宝石透镜。

还进一步地,所述透镜组2由单曲面蓝宝石光导棒和jgs1石英透镜组合构成。

又进一步地,所述高温传导光纤3包括多芯光纤和包裹在多芯光纤外表面的高温聚合物涂层。

优选地,所述紫外接收器4为可探测200nm~260nm深紫外波段的探测器。

在上述技术方案中,所述透镜组2中的蓝宝石光导棒将采集到的紫外光信号聚焦传输并耦合至高温传导光纤3。

在上述技术方案中,所述蓝宝石光导棒采用曲面设计,并采用高温合金构件封装。

在本发明中,当高温探头1在有效接收区域内接收到紫外光辐射时,接收到的紫外光信号就由透镜组2汇聚到高温传导光纤3的光纤端口处,经过高温传导光纤3传输至紫外接收器4。紫外接收器4接收到的紫外光信号转换为对应方波信号,并显示所述方波信号的频率。因此,紫外接收器4输出的是与超高温光源相匹配的脉冲信号。

高温探头1采用高温合金gh3128以及熔点高到2053℃的蓝宝石透镜作为紫外光探测探头的前端封装材料。gh3128是以钨、钼固溶强化并用硼、铈、锆强化晶界的镍基合金,具有高的塑性,较高的持久蠕变强度以及良好的抗氧化性和冲压、焊接等性能,其综合性能优于gh3044和gh3536等同类镍基固溶合金。其熔化温度高达1340~1390℃,适合于制造航空发动机的燃烧室火焰筒、加力燃烧室壳体、调节片及其他高温零部件。且探头尺寸小,结构简单,安装方便。

透镜组2采用单曲面蓝宝石光导棒和jgs1石英透镜相结合的方式,单曲面蓝宝石光导棒可以增加视场角,实现更大区域范围的检测,而jgs1石英透镜在深紫外波段具有较高透过率,能降低深紫外波段的传播损耗。超高温环境中的紫外光通过蓝宝石光导棒聚集并传输给后端光学传导系统,蓝宝石光导棒采用曲面设计以增大深紫外光的入射视场角,并采用高温合金构件封装,使之可以承受1200℃以上的超高温度。

高温传导光纤3采用高温聚合物涂层,可在400℃环境温度下长期工作,防止光缆中的光纤因受到高温环境的影响而被损坏。

高温传导光纤3中的光纤采用多芯光纤。因为单芯光纤的纤芯直径仅有0.6mm,光信号有效接收面积太小,当光源与探头的位置在一定的视场角范围内变动时,难以实现一直有比较强的光信号能耦合到光纤中去,所以采用多芯光纤进行光信号接收以增大接收面积。而且光纤传感器不受电磁干扰,本征防爆,能在恶劣环境中使用。

本发明所述的探测系统采用光纤传感器实现对环境中紫外光的探测,判断外界环境的火光强度的大小。通过观察方波信号的频率大小来反应火灾的强弱。

在本发明中,高温探头1尺寸小,并采用高温合金gh3128以及高熔点的蓝宝石透镜作为紫外光探测探头的前端封装材料,安装方便,为高温预警系统提供了保障。且光纤传感器抗电磁干扰,本征防爆,能在恶劣环境下工作,这些都是本发明的优势,提高了火光预警的准确性和安全性,可以有效的防止重大灾难事故的发生。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述,但是本发明并不局限于上述的具体实施方式,上述的具体实施方式仅仅是示意性的,而不是限制性的,本领域的普通技术人员在本发明的启示下,在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下,还可做出很多形式,这些均属于本发明的保护之内。



技术特征:

技术总结
本发明涉及火光传感探测领域,更具体地说,涉及超高温深紫外光纤传感探测系统,包括:高温探头、透镜组、高温传导光纤和紫外接收器;所述透镜组与紫外接收器之间通过高温传导光纤相连;所述高温探头,用于接收超高温光源发射的紫外光信号,并将紫外光信号传送至透镜组;所述透镜组,用于将接收到的紫外光信号通过高温传导光纤传送至紫外接收器;所述紫外接收器,用于将接收到的紫外光信号转换为对应方波信号,并显示所述方波信号的频率。本发明能有效进行超高温环境的火光检测,并且避免了电磁干扰。

技术研发人员:童杏林;何为;张翠;邓承伟;郑志远
受保护的技术使用者:武汉理工大学
技术研发日:2018.05.18
技术公布日:2018.09.28
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