一种光纤温度传感实验仪 - 佰腾专利检索

摘要:

本实用新型设计一种光纤温度传感实验仪,包括半导体激光器、光纤隔离器、光纤跳线、光纤分束器、光纤调整架、干涉遮光圆筒以及温度调控单元,所述半导体激光器、光纤隔离器、光纤分束器顺次通过光纤跳线连接,光纤分束器分别通过一头为FC接头的裸光纤与温度调控单元、干涉遮光圆筒连接,光纤跳线、裸光纤上分别设有FC法兰盘。有益效果为:原理简单,成本低廉,结实耐用,能满足学生实验中对光纤温度传感实验的要求。 - 佰腾专利检索

申请号: CN201521063701.6 专利名称: 一种光纤温度传感实验仪 申请(专利权)人: [南京信息工程大学] 发明人: [裴世鑫, 崔芬萍, 李金花] 其他信息:
1.一种光纤温度传感实验仪,其特征在于包括半导体激光器、光纤隔离器、光纤跳线、光纤分束器、光纤调整架、干涉遮光圆筒以及温度调控单元,所述半导体激光器、光纤隔离器、光纤分束器顺次通过光纤跳线连接,光纤分束器分别通过一头为FC接头的裸光纤与温度调控单元、干涉遮光圆筒连接,光纤跳线、裸光纤上分别设有FC法兰盘。 2.根据权利要求1所述的光纤温度传感实验仪,其特征在于温度调控单元(6)包括加热带、温度计、隔热盒子、加热带电源,加热带设于隔热盒子内,温度计部分插接于隔热盒子内,加热电源连接于隔热盒子外侧对加热带供热。 3.根据权利要求2所述的光纤温度传感实验仪,其特征在于:所述隔热盒子为长方体,隔热盒子的下底面和四个侧面由聚四氟乙烯制成,上底面由透明塑料板制作。 4.根据权利要求2所述的光纤温度传感实验仪,其特征在于隔热盒子的一侧面分别设有光纤槽和温度计插入孔,与该侧面相对的侧面设有光纤槽。 5.根据权利要求2所述的光纤温度传感实验仪,其特征在于隔热盒子上顶面还设有风扇,上顶面对应于风扇的位置设有风扇孔。 6.根据权利要求1所述的光纤温度传感实验仪,其特征在于:干涉遮光圆筒包括毛玻璃片、干涉遮光圆筒柱、光纤调整架以及遮光罩,所述遮光罩可拆卸地安装于干涉遮光圆筒柱的外周,所述光纤调整架设于干涉遮光圆筒柱的一端面,裸光纤通过光纤调整架与干涉遮光圆筒柱。 7.根据权利要求6所述的光纤温度传感实验仪,其特征在于:所述干涉遮光圆筒柱由透明塑料制作,筒的一端面用毛玻璃板封堵,另一端面用硬铝封堵,光纤调整架固定在用硬铝封堵的一侧。
< p > 一种光纤温度传感实验仪 < /p > < p > 技术领域 < /p > < p > 本实用新型涉及一种光纤温度传感实验仪,具体涉及一种用于学生实验的光纤温度传感实验仪。 < /p > < p > 背景技术 < /p > < p > 温度是生产、生活中的一个重要的物理量,从人们每天都关注的气温、体温,到日常生活中所用的空调、电饭煲、电脑,再到冶金、焊接等工业生产中对温度的监控,可以说,温度测量与传感遍及医疗服务、工业现场、环境监测和日常生活的各个领域,与人们的生活息息相关。 < /p > < p > 光纤温度传感器是一种基于光纤传感原理制成的温度传感系统,可用于实时测量空间温度的分布,除了具有抗电磁干扰、耐腐蚀、防爆、防燃等优点外,还具有远程测量的显著特点,在航空航天、远程控制、安全工程、电力工程等领域获得了广泛的应用。 < /p > < p > 随着光纤温度传感器的发展和应用领域的不断扩大,有关光纤温度传感器的原理及应用方面的知识,已成为高等学校光信息科学与技术、电子信息科学与技术及光电信息科学与工程等专业的教学内容之一。但因为长期以来所形成的重理论、轻实践教学思想,很多高校在有关光纤温度传感方面的教学还停留在课堂教学的阶段,很少开展相关的实验教学工作。这种问题的出现,一方面源于对实验教学的不重视,另一方面也是因为实验教学仪器自身的缺陷,目前为数不多的针对于光纤温度传感器的实验装置都是高度集成,密封使用的,学生甚至看不到光纤传感器的样子,更不要说看到传感器的内部结构,即便是开展可有关光纤温度传感方面的实验,也很难直观掌握光纤传感器的原理。 < /p > < p > 因此,建立一个开放、透明的光纤温度传感实验平台,让学生通过开放的实验系统,自行搭建光纤温度传感系统,对于掌握光纤温度传感器的工作原理,提高学生的实验动手能力具有非常好的帮助。 < /p > < p > 发明内容 < /p > < p > 本实用新型提供一种面向本科生实验教学的光纤温度传感实验仪,成本低,结构简单,操作方便,通过学生自行搭建实验系统,能有效提高学生的实验动手能力和对理论知识的掌握水平,适用于高校光电信息技术实验室开展光纤温度传感方面的实验教学,具体由以下方案实现: < /p > < p > 所述光纤温度传感实验仪,包括半导体激光器1、光纤隔离器3、光纤跳线2、光纤分束器5、光纤调整架12、干涉遮光圆筒以及温度调控单元6,所述半导体激光器1、光纤隔离器3、光纤分束器5顺次通过光纤跳线2连接,光纤分束器5分别通过一头为FC接头的裸光纤7与温度调控单元6、干涉遮光圆筒连接,光纤跳线2、裸光纤7上分别设有FC法兰盘4, < /p > < p > 所述光纤温度传感实验仪的进一步设计在于,温度调控单元6包括加热带10、温度计9、隔热盒子8、加热带电源11,加热带10设于隔热盒子8内,温度计9部分插接于隔热盒子8内,加热电源连接于隔热盒子8外侧对加热带供热。 < !-- SIPO < DP n="1" > -- > < /p > < p > 所述光纤温度传感实验仪的进一步设计在于,所述隔热盒子为长方体,隔热盒子的下底面和四个侧面由聚四氟乙烯制成,上底面由透明塑料板制作。 < /p > < p > 所述光纤温度传感实验仪的进一步设计在于,隔热盒子的一侧面分别设有光纤槽和温度计插入孔,与该侧面相对的侧面设有光纤槽。 < /p > < p > 所述光纤温度传感实验仪的进一步设计在于,隔热盒子上顶面还设有风扇,上顶面对应于风扇的位置设有风扇孔。 < /p > < p > 所述光纤温度传感实验仪的进一步设计在于,干涉遮光圆筒包括毛玻璃片14、干涉遮光圆筒柱13、光纤调整架12以及遮光罩17,所述遮光罩17可拆卸地安装于干涉遮光圆筒柱13的外周,所述光纤调整架12设于干涉遮光圆筒柱13的一端面,裸光纤7通过光纤调整架12与干涉遮光圆筒柱13。 < /p > < p > 所述光纤温度传感实验仪的进一步设计在于,所述干涉遮光圆筒柱由透明塑料制作,筒的一端面用毛玻璃板封堵,另一端面用硬铝封堵,光纤调整架固定在用硬铝封堵的一侧。 < /p > < p > < b > 本实用新型相比现有技术具有以下优点: < /b > < /p > < p > 其一,本实用新型所述一种光纤温度传感实验仪结构简单,操作方便,适用于学生通过实验来掌握光纤温度传感器的工作原理。 < /p > < p > 其二,本实用新型所述一种光纤温度传感实验仪由一系列散件构成,在实验教学中由学生自行组装搭建,有助于提高学生的实验动手能力,提高实验教学效果。 < /p > < p > 其三,本实用新型所述一种光纤温度传感实验仪由商品化的光学、机械及温控等零件组成,成本低廉,易于向学生实验教学中推广。 < /p > < p > 附图说明 < /p > < p > 图1为本实用新型所述一种光纤温度传感实验仪的工作原理示意图。 < !-- SIPO < DP n="2" > -- > < /p > < p > 图2为图1的温度调控单元的装配结构示意图。 < /p > < p > 图3为图1的光纤调整架的装配示意图。 < /p > < p > 图4为图3的装配效果图。 < /p > < p > 图中,1-带有法兰盘的半导体激光器,2-光纤跳线,3-光纤隔离器,4-FC法兰盘,5-光纤分束器,6-温度调控单元,7A、7B-一头为FC接头的裸光纤,8-隔热盒子,9-温度计,10-加热带,11-加热带电源,12-光纤调整架,13-干涉遮光圆筒柱,14-毛玻璃板,15-毛玻璃压环,16-干涉遮光圆筒后盖,17-可拆卸遮光罩,18-隔热盒子主体,19-隔热盒子上盖,20-温度调控单元侧壁A,21-光纤槽A,22-温度计插入孔,23-温度调控单元侧壁B,24-光纤槽B,25-螺纹孔B,26-温度调控单元底面,27-通孔D,28-风扇孔,29-光纤夹持杆,30-光纤夹夹持法兰,31-通孔A,32-光纤夹固定孔,33-通孔B,34-螺纹孔,35-弹簧,36-通孔C。 < /p > < p > 具体实施方式 < /p > < p > 下面结合附图对本实用新型所述一种光纤温度传感实验仪进行详细说明。 < /p > < p > 结合图1,本实用新型所述一种光纤温度传感实验仪由输出端带有FC法兰的半导体激光器1、激光跳线2、光隔离器3、FC法兰盘4、光纤分束器5、温度调控单元6、一头为FC接头的裸光纤7A、一头为FC接头的裸光纤7B、温度计9、加热带10、加热带电源11,光纤调整架12、干涉遮光圆筒13、毛玻璃片14、毛玻璃片固定环15、干涉遮光筒后盖16和可拆卸遮光罩17组成。 < /p > < p > 结合图1,本实用新型所述一种光纤温度传感实验仪的光路连接为:用光纤跳线2将半输出端带有FC法兰的半导体激光器1与光纤隔离器3连接,将从输出端带有FC法兰的半导体激光器1发出的激光导入光纤隔离器3;再用光纤跳线2和FC法兰盘4将光纤隔离器3和光纤分束器5连接,将经过光纤隔离器3的激光导入光纤分束器5,光纤分束器5的两个光纤输出端带有FC接头,分别用两个FC法兰盘4,将两根一头带有FC接头的裸光纤7A和裸光纤7B连接在光纤分束器5的两个输出端,经过光纤分束器5后,激光被分成两束,其中一束导入一头为FC接头的裸光纤A7,另一束导入一头为FC接头的裸光纤7B,一头为FC接头的裸光纤7A较一头为FC接头的裸光纤7B长,将一头为FC接头的裸光纤A7的中间段绕成环状,封闭在温度调控单元6中的隔热盒子8中,然后将一头为FC接头的裸光纤A7和一头为FC接头的裸光纤7B的输出端并在一起,固定在光纤调整架12的光纤夹持杆29的光纤槽中,再将光纤调整架12同轴固定在干涉遮光筒后盖16上。调整光纤调整架12的角度,使从一头为FC接头的裸光纤7A和一头为FC接头的裸光纤7B的输出端输出的激光经过干涉遮光筒13,光斑照在固定在干涉遮光圆筒另一侧的毛玻璃板14上并形成干涉条纹,最后将可拆卸遮光罩17套在干涉遮光圆筒13的外侧。 < /p > < p > 结合图1和图2,温度调控单元6由隔热盒子8、加热带10、温度计9和加热带电源11组成。隔热盒子8是一个长方形盒子,由盒子主体18和盒子上盖19组成,其中隔热盒子的主体18由聚四氟乙烯制作,隔热盒子上盖19由透明塑料制作。隔热盒子主体18的侧壁A20上设有光纤槽21和温度计插入孔22,隔热盒子侧壁B23上设有光纤槽B24,加热带10均匀铺在隔热盒子底面26上,一头为FC接头的裸光纤A7绕成环状的部分放置在加热带上,加热带10由加热电源11控制;隔热盒子主体18的四个侧面上均设有螺纹孔B25,隔热盒子上盖19上设有通孔D27,将加热带10和一头为FC接头的光纤A7绕成环状的部分置入温度调控单元主体18后,用螺丝将隔热盒子上盖19和隔热盒子主体18固为一体。 < /p > < p > 结合图1和图3,干涉遮光筒由圆筒13、毛玻璃板14、毛玻璃板固定环15、干涉遮光筒后盖16和可拆卸遮光罩17组成。干涉遮光筒13是一个用透明材质做的圆筒,圆筒的一侧用干涉遮光筒后盖16封挡,干涉遮光圆筒后盖16是用硬铝制作的圆盘,圆盘中间设有一个通孔C36,组成光纤调整架12的光纤夹持杆29通过通孔C36伸入干涉遮光筒;干涉遮光筒的另一侧设有限位台阶和螺纹,毛玻璃板14置于该限位台阶中,并通过毛玻璃板压环15固定。 < /p > < p > 结合图3和图4,光纤调整架12由两个半圆柱型的光纤夹持杆29和光纤夹持杆夹持法兰30组成,通过光纤夹持法兰30固定在干涉遮光筒后盖16上。固定时,将一头为FC接头的裸光纤7和一头为FC接头的裸光纤8的光输出端并在一起,夹持在设置在光纤夹持杆29中间的光纤槽中,然后将两个光纤夹持杆29并为一个圆柱体嵌入光纤夹持法兰30的通孔A31中,然后用螺丝经过光纤夹固定孔32将二者固为一体。在干涉遮光筒的后盖16上在与通孔C同轴的圆周上设有螺纹孔34和弹簧孔,将与弹簧孔匹配的弹簧35嵌入弹簧孔,然后用螺丝经通孔B23和螺纹孔34将光纤夹持法兰18固定在干涉遮光圆筒的后盖16上,弹簧35夹持在干涉遮光圆筒后盖16和光纤夹持法兰30之间。 < !-- SIPO < DP n="3" > -- > < /p >
< p > 温度是生产、生活中的一个重要的物理量,从人们每天都关注的气温、体温,到日常生活中所用的空调、电饭煲、电脑,再到冶金、焊接等工业生产中对温度的监控,可以说,温度测量与传感遍及医疗服务、工业现场、环境监测和日常生活的各个领域,与人们的生活息息相关。 < /p > < p > 光纤温度传感器是一种基于光纤传感原理制成的温度传感系统,可用于实时测量空间温度的分布,除了具有抗电磁干扰、耐腐蚀、防爆、防燃等优点外,还具有远程测量的显著特点,在航空航天、远程控制、安全工程、电力工程等领域获得了广泛的应用。 < /p > < p > 随着光纤温度传感器的发展和应用领域的不断扩大,有关光纤温度传感器的原理及应用方面的知识,已成为高等学校光信息科学与技术、电子信息科学与技术及光电信息科学与工程等专业的教学内容之一。但因为长期以来所形成的重理论、轻实践教学思想,很多高校在有关光纤温度传感方面的教学还停留在课堂教学的阶段,很少开展相关的实验教学工作。这种问题的出现,一方面源于对实验教学的不重视,另一方面也是因为实验教学仪器自身的缺陷,目前为数不多的针对于光纤温度传感器的实验装置都是高度集成,密封使用的,学生甚至看不到光纤传感器的样子,更不要说看到传感器的内部结构,即便是开展可有关光纤温度传感方面的实验,也很难直观掌握光纤传感器的原理。 < /p > < p > 因此,建立一个开放、透明的光纤温度传感实验平台,让学生通过开放的实验系统,自行搭建光纤温度传感系统,对于掌握光纤温度传感器的工作原理,提高学生的实验动手能力具有非常好的帮助。 < /p >
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