基于居里温度跳变的光纤传感探头以及光纤传感系统的制作方法

本实用新型涉及光纤传感技术领域，具体的，涉及一种基于居里温度跳变的光纤传感探头，还涉及应用该光纤传感探头的光纤传感系统。

背景技术：

在很多高电场、易燃易爆、化学品环境中，要求环境温度不能高于一个临界值。一旦出现高温异常工作情况，会容易造成生产事故。

一般对于这种特殊环境的温度测量，现有技术中，可采用很多种方法来实现。一种是采用热电偶的方法来进行测量，但这种热电偶传输的信号为电信号，在高压电场中很容易受到干扰，而且容易传导高电压，会造成检测设备的损坏。另一种是采用光纤FBG(Fiber Bragg Grating，光纤布拉格光栅)或分布式光纤测温方法，但这种方法成本较高。还有一种是采用红外远距离进行测量关键点的温度，但是这种红外测量温度不能实时监测，且这类设备成本较高。

另外，对于这种特殊环境的测温主要是对一定温度值时给予提示，即温度超过一定值时，要求设备提出预警信号。因此要求测温设备具有安全、低成本、实时监测的特点。

技术实现要素：

本实用新型的第一目的是提供一种可实现无电流检测温度且成本较低的基于居里温度跳变的光纤传感探头。

本实用新型的第二目的是提供一种可实现无电流检测温度且成本较低的光纤传感系统。

为了实现上述目的，本实用新型的基于居里温度跳变的光纤传感探头包括壳体、入射准直器、接收准直器、旋光组件以及软磁材料，入射准直器和接收准直器分别插装在壳体相对的两侧；旋光组件包括永磁铁环和磁旋光片，磁旋光片安装于永磁铁环的内孔，磁旋光片位于入射准直器和接收准直器之间的光路上；软磁材料安装于永磁铁环的外侧壁上，软磁材料位于正对磁旋光片的位置。

由上述方案可见，本实用新型基于居里温度跳变的光纤传感探头通过在旋光组件的外部设置具有居里温度跳变的软磁材料，使得在软磁材料在达到居里温度时，改变软磁材料的磁性，使软磁性材料失去磁性成为顺磁体。当软磁性材料成为顺磁体后，无法使磁旋光片起到旋光作用，从而实现光功率的改变，进而可以判断温度达到预设值。另外，使用光信号进行数据传输，可避免在特殊环境中使用电信号，避免被干扰，提高检测的准确性。同时，本实用新型基于居里温度跳变的光纤传感探头结构简单，可减少器件的设置，节约成本。

进一步的方案中，旋光组件还包括起偏器和检偏器，起偏器和检偏器均位于永磁铁环的内孔，起偏器位于磁旋光片与入射准直器相对的一侧，检偏器位于磁旋光片与接收准直器相对的一侧。

由此可见，旋光组件设置起偏器和检偏器，结合磁旋光片，可保障光路的单向性，减少光路的影响。

进一步的方案中，壳体由感温绝缘材料制成。

由此可见，为了便于采集温度，采用感温绝缘材料制造壳体，可便于温度传递，同时不容易导电。

进一步的方案中，软磁材料包括Mn－Zn铁氧体磁性材料或Ni－Zn铁氧体磁性材料。

由此可见，软磁材料可使用多种类型材料，便于制作。

为了实现上述第二目的，本实用新型提供的光纤传感系统包括光源发射器件、光纤传感探头、光接收器件以及主控制器，光纤传感探头包括壳体、入射准直器、接收准直器、旋光组件以及软磁材料，入射准直器和接收准直器分别插装在壳体相对的两侧，光源发射器件与入射准直器通过第一光纤连接，光接收器件与接收准直器通过第二光纤连接，光源发射器件与光接收器件分别与主控制器电连接；旋光组件包括永磁铁环和磁旋光片，磁旋光片安装于永磁铁环的内孔，磁旋光片位于入射准直器和接收准直器之间的光路上；软磁材料安装于永磁铁环的外侧壁上，软磁材料位于正对磁旋光片的位置。

由上述方案可见，本实用新型的光纤传感系统通过在光纤传感探头的旋光组件外部设置具有居里温度跳变的软磁材料，使得在软磁材料在达到居里温度时，改变软磁材料的磁性，使软磁性材料失去磁性成为顺磁体。当软磁材料成为顺磁体后，无法使磁旋光片起到旋光作用，从而实现光功率的改变，进而可以判断温度达到预设值。另外，使用光信号进行数据传输，可避免在特殊环境中使用电信号，避免被干扰，提高检测的准确性。同时，本实用新型的光纤传感系统结构简单，可减少器件的设置，节约成本。

进一步的方案中，旋光组件还包括起偏器和检偏器，起偏器和检偏器均位于永磁铁环的内孔，起偏器位于磁旋光片与入射准直器相对的一侧，检偏器位于磁旋光片与接收准直器相对的一侧。

由此可见，旋光组件设置起偏器和检偏器，结合磁旋光片，可保障光路的单向性，减少光路的影响。

进一步的方案中，壳体由感温绝缘材料制成。

由此可见，为了便于采集温度，采用感温绝缘材料制造壳体，可便于温度传递，同时不容易导电。

进一步的方案中，光源发射器件是泵浦波长激光器或LED灯。

由此可见，本实用新型中的光源发射器件可以采用多种光源，应用方便。

进一步的方案中，光接收器件是光电二极管或光敏三极管。

由此可见，本实用新型中光接收器件采用光电二极管或光敏三极管，可降低成本。

进一步的方案中，第一光纤和第二光纤均为多模光纤。

由此可见，使用多模光纤进行光信号传输，可减少光损耗，同时受环境影响较小，且便于布线。

附图说明

图1是基于居里温度跳变的光纤传感探头实施例的结构示意图。

以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型光纤传感系统包括光源发射器件1、光纤传感探头2、光接收器件3以及主控制器4。光源发射器件1通过第一光纤5与光纤传感探头2连接，光接收器件3通过第二光纤6与光纤传感探头2连接，光源发射器件1和光接收器件3分别与主控制器4电连接。其中，光源发射器件1是泵浦波长激光器或LED灯。光接收器件3是光电二极管或光敏三极管。第一光纤5和第二光纤6均为多模光纤。

光纤传感探头2包括壳体21、入射准直器22、接收准直器23、旋光组件24以及软磁材料25，入射准直器22和接收准直器23分别插装在壳体21相对的两侧，光源发射器件1与入射准直器22通过第一光纤5连接，光接收器件3与接收准直器23通过第二光纤6连接。旋光组件24包括永磁铁环26、起偏器27、磁旋光片28和检偏器29，起偏器27、磁旋光片28和检偏器29均安装于永磁铁环26的内孔，起偏器27、磁旋光片28和检偏器29均位于入射准直器22和接收准直器23之间的光路上，起偏器27位于磁旋光片28与入射准直器22相对的一侧，检偏器29位于磁旋光片28与接收准直器23相对的一侧。软磁材料25安装于永磁铁环26的外侧壁上，软磁材料25位于正对磁旋光片28的位置。其中，壳体21由感温绝缘材料制成，例如，氮化铝、氮化硅或导热硅胶等感温绝缘材料。软磁材料25包括Mn－Zn铁氧体磁性材料或Ni－Zn铁氧体磁性材料，软磁材料25可通过不同的材料配比来决定居里温度，此为公知技术，在此不再赘述。

本实用新型的光纤传感系统在工作时，通过主控电路4向光源发射器件1发送控制信号，使光源发射器件1发预定功率的光信号，光信号由第一光纤5传输至入射准直器22，经过旋光组件24并由接收准直器23接收，接收准直器23通过将光信号发送至光接收器件3，光接收器件3将光信号转换成电信号并发送至主控电路4，通过主控电路4进行运算处理，从而确定当前检测的温度值是否达到预设值。在温度值没有达到软磁材料25的居里温度时，软磁材料25被永磁铁环26所磁化，磁旋光片28处于正常工作状态，因此，主控电路4获得的温度数据为正常数据，磁旋光的技术为公知技术，在此不再赘述。当温度值达到软磁材料25的居里温度时，软磁材料25失去磁性成为顺磁体，从而改变磁旋光片28的工作状态，改变光信号的线路，使的光信号的光功率突然变化，最终使得主控电路4获得的温度数据为非正常数据，从而判断确定光纤传感探头2所处的环境温度升高到一定预警值，从而可进行报警处理。

由上述可知，本实用新型的光纤传感系统通过在光纤传感探头2的旋光组件24外部设置具有居里温度跳变的软磁材料25，使得在软磁材料25在达到居里温度时，改变软磁材料25的磁性，使软磁性材料失去磁性成为顺磁体。当软磁材料25成为顺磁体后，无法使磁旋光片28起到旋光作用，从而实现光功率的改变，进而可以判断温度达到预设值。另外，使用光信号进行数据传输，可避免在特殊环境中使用电信号，避免被干扰，提高检测的准确性。同时，本实用新型的光纤传感系统结构简单，可减少器件的设置，节约成本。

需要说明的是，以上仅为本实用新型的优选实施例，但发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本实用新型做出的非实质性修改，也均落入本实用新型的保护范围之内。