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专利号: 2022109669542
申请人: 浙江理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种温度测量设备,其特征在于,包括:采集单元、传导单元、光纤探头和感温探头;

所述采集单元包括控制单元、激光光源和光电解调器,所述激光光源和所述光电解调器均与所述控制单元连接;

所述激光光源通过所述传导单元与所述光纤探头连接;

所述光纤探头通过所述传导单元与所述光电解调器连接;

所述光纤探头包括准直器和部分反射镜,所述准直器与所述部分反射镜连接;

所述感温探头包括感温元件和完全反射镜,所述完全反射镜与所述感温元件连接,所述完全反射镜与所述部分反射镜相对设置;

其中,所述准直器用于将从所述激光光源发出的入射光束调整为垂直入射至所述部分反射镜的准直光束,所述部分反射镜将所述入射光束分解为第一光束和第二光束;

所述第一光束返回,所述第二光束通过所述部分反射镜入射至所述完全反射镜,所述第二光束经所述完全反射镜反射后返回;

在外界温度发生变化时,所述感温元件产生形变,以带动所述完全反射镜产生位移以改变所述部分反射镜和所述完全反射镜之间的距离,通过所述第一光束与所述第二光束可测量所述部分反射镜和所述完全反射镜之间的距离,根据所述部分反射镜和所述完全反射镜之间的距离计算外界温度值。

2.根据权利要求1所述的温度测量设备,其特征在于,所述传导单元包括环形器和单模光纤;

所述激光光源的输出端通过所述单模光纤与所述环形器的第一端连接;

所述光电解调器的输入端通过所述单模光纤与所述环形器的第二端连接;

所述环形器的第三端通过所述单模光纤与所述光纤探头连接。

3.根据权利要求1所述的温度测量设备,其特征在于,所述感温探头与所述光纤探头可拆卸连接,在面对不同测温需求的情况下,可更换相应的所述感温探头。

4.根据权利要求1所述的温度测量设备,其特征在于,感温探头还包括金属外壳;

所述金属外壳内部设置有容纳空间;

所述感温元件至少部分设置于所述容纳空间中;

所述感温元件的内端固定设置于所述金属外壳,所述感温元件的外端可活动;

所述完全反射镜固定设置于所述感温元件的外端。

5.根据权利要求1所述的温度测量设备,其特征在于,所述感温元件由双金属片进行螺旋绕制而成,所述双金属片包括叠层设置的第一金属片和第二金属片,所述第一金属片与所述第二金属片的热膨胀系数不同。

6.根据权利要求1所述的温度测量设备,其特征在于,所述感温元件受到外界温度变化而产生形变,以带动所述完全反射镜产生的位移为:其中, 为位移量,为感温元件有效感温长度,为感温元件有效热膨胀系数, 为温度变化量。

7.根据权利要求1所述的温度测量设备,其特征在于,所述部分反射镜与所述完全反射镜的中心线对齐,被所述部分反射镜反射回的第一光束与被所述完全反射镜反射回的第二光束形成干涉光,所述光电解调器可从干涉光中提取所述干涉光中提取所述部分反射镜与所述完全反射镜之间的距离信息。

8.根据权利要求7所述的温度测量设备,其特征在于,所述光电解调器根据公式2计算出所述部分反射镜与所述完全反射镜之间的距离:其中, 为两面反射镜之间的距离, 为干涉光光强信号频率, 为激光光源频率扫描范围, 为激光光源频率扫描时间。

9.根据权利要求8所述的温度测量设备,其特征在于,所述控制单元根据公式3得到温度值:其中, 为当前温度值, 为温度变化前的温度值, 为温度变化后和温度变化前干涉光光强信号频率的差值,为感温元件有效感温长度,为感温元件有效热膨胀系数。

10.根据权利要求1所述的温度测量设备,其特征在于,所述光纤探头还包括铜管;

所述准直器和所述部分反射镜均与所述铜管固定连接。