描述了光纖溫度計(jì)，其使用雙折射保偏感測光纖（13）以及單模傳輸光纖（8）以用于在感測頭與光電子模塊（1）之間傳輸光信號。該光電子模塊（1）包含在不同光譜范圍操作的兩個(gè)光源（2a，2b）。來自光源的非偏振光通過傳輸光纖（8）來發(fā)送、通過偏振器（11）來發(fā)送并且耦合到感測光纖（13）的兩個(gè)雙折射軸內(nèi)。波在感測光纖（13）的遠(yuǎn)末端（13b）處的反射器（14）處反射，于是它通過感測光纖（13）、偏振器（11）和傳輸光纖（8）返回。通過對兩個(gè)光譜范圍分析返回信號，可以得出健壯的溫度信號。該溫度計(jì)設(shè)計(jì)消除了在光電子模塊（1）和傳感器頭之間使用保偏光纖和保偏連接器的需要。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)涉及具有其雙折射取決于要測量的溫度的保偏感測光纖的光纖溫度計(jì)。本方法還涉及用于制造這樣的溫度計(jì)的方法。
技術(shù)介紹
光纖溫度計(jì)有利地在中壓和高壓應(yīng)用中使用，例如用于測量發(fā)電機(jī)電路斷路器或電力變壓器的溫度。在這樣的條件下的溫度測量系統(tǒng)的主要挑戰(zhàn)是通過到處于地電勢的控制柜中監(jiān)測單元的適合的信號傳輸在大約幾個(gè)IOkV或更多電勢上溫度的可靠檢測。已知保偏(PM)光纖的差分相位速度的溫度依賴性使得將溫度信息編碼為偏振態(tài)成為可能。這樣的潛在便宜的偏振測量也不受EMI、振動、濕度影響以及對長壽命提供潛在可能，并且光信號可以通過光傳輸光纖容易地在地與中/高壓電勢之間傳遞。具有良好的引下線不靈敏性的反射偏振干涉儀已經(jīng)在中提出。該概念依賴于偏振態(tài)通過傳輸光纖從感測元件不受干擾地輸送到讀出(光)電子設(shè)備，這需要精密且昂貴的PM連接器。在另一個(gè)現(xiàn)有技術(shù)的方法中，從行進(jìn)通過PM光纖的兩個(gè)波長的差分響應(yīng)(在該情況下為相位)來推論出被測對象(例如應(yīng)力、溫度)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
要由本專利技術(shù)解決的問題是提供成本有效且堅(jiān)固的光纖溫度計(jì)以及用于制造其的方法。該問題由根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求的溫度計(jì)和方法解決。因此，溫度計(jì)包括生成至少兩個(gè)不同的光譜范圍中(S卩，在第一光譜范圍中和第二光譜范圍中)光的光源組裝件。單模傳輸光纖直接或間接連接到該光源組裝件并且運(yùn)送這兩個(gè)光譜范圍的光。該傳輸光纖典型地不是保偏光纖。偏振器用于使在傳輸光纖的遠(yuǎn)末端處退出的光偏振。來自該偏振器的光然后發(fā)送(通過可選的保偏導(dǎo)引光纖)到感測光纖中。該感測光纖是具有第一和第二雙折射軸的保偏光纖，其中這些軸之間的雙折射取決于要測量的溫度。偏振器和感測光纖的相互間布置使得來自偏振器的光耦合到感測光纖的兩個(gè)雙折射軸內(nèi)。感測光纖具有第一末端和第二末端，在該第一末端處它接收來自偏振器的光。反射器布置在該第二末端處并且將光反射回到感測光纖內(nèi)，使得它通過感測光纖、偏振器和傳輸光纖而傳回。提供檢測器組裝件以檢測通過偏振器和傳輸光纖從感測光纖返回的光。該檢測器組裝件生成表示第一光譜范圍中返回光的強(qiáng)度的第一信號A和表示第二光譜范圍中返回光的強(qiáng)度的第二信號B。信號A和B饋送到處理電路以用于從它們兩者來生成溫度信號。該設(shè)計(jì)具有以下優(yōu)點(diǎn)它在基于地的光電子模塊(光源組裝件、檢測器組裝件)與感測頭(偏振器、感測光纖)之間不需要保偏光纖或保偏連接器，同時(shí)兩個(gè)波長處的測量允許甚至在基于地的設(shè)備與感測頭之間的連接器質(zhì)量變化時(shí)獲得準(zhǔn)確的結(jié)果。有利地，溫度計(jì)還包括布置在感測光纖的第一末端與偏振器之間的保偏導(dǎo)引光纖。該導(dǎo)引光纖的雙折射軸是平行的并且垂直于偏振器的偏振方向，使得偏振器使其光僅耦合到它們中的一個(gè)內(nèi)。另一方面，相對于感測光纖的雙折射軸，導(dǎo)引光纖的雙折射軸在40。與50°之間的角度，具體而言在45°角度，使得光耦合到所述感測光纖的兩個(gè)軸內(nèi)。該設(shè)計(jì)具有以下優(yōu)點(diǎn)允許使偏振器與感測光纖保持一定距離使得僅感測光纖而不是偏振器需要處于要測量的溫度。處理電路應(yīng)該適應(yīng)于從所述信號A和B計(jì)算溫度信號，其允許例如通過取決于(A-B) / (A+B)或log (A/B)來計(jì)算參量來明確地確定給定測量范圍中的溫度。 用于制造溫度計(jì)的方法不得不面臨非常難以制造完全正確長度的光纖的問題。該方法通過下列步驟解決該問題 a)提供所述感測光纖，其具有略微超出期望的給定延遲的總延遲。b)通過沿感測光纖的第一和第二雙折射軸偏振的感測光纖發(fā)送光。這樣的光的偏振分量將經(jīng)受由感測光纖的延遲給定的相互間相移。c)通過分析從光纖退出的光來測量取決于光纖中的當(dāng)前延遲的參數(shù)。d)通過使感測光纖回火而永久地降低感測光纖的雙折射(S卩，通過使其暴露于如此高的溫度，使得其雙折射由于非可逆效應(yīng)而減小)直到所述參數(shù)指示當(dāng)前延遲等于期望延遲。以此方式制造的感測光纖在參考溫度處具有定義明確的光延遲，即在步驟a)中定義的“期望的給定延遲”，其允許更換處理電路而不重新校準(zhǔn)。其他有利的實(shí)施例在從屬的權(quán)利要求中以及下文的描述中列出。附圖說明從本專利技術(shù)的下列詳細(xì)描述將更好理解本專利技術(shù)并且除上文闡述的目的外的目的將變得明顯。這樣的描述參照附圖，其中 圖I示出溫度計(jì)的第一實(shí)施例， 圖2示出溫度計(jì)的第二實(shí)施例， 圖3示出如由溫度計(jì)測量的第一和第二信號A、B,以及從A和B得到的兩個(gè)信號， 圖4示出制造設(shè)置，以及 圖5示出傳感器頭。具體實(shí)施例方式定義 術(shù)語“信號表示”給定值要理解為信號等于給定值或取決于給定值，具體而言通過從給定值得出或能得出。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，信號與給定值成比例。溫度計(jì) 使用PM感測光纖的熱敏雙折射的可能的溫度傳感器系統(tǒng)由三個(gè)基本組件組成，如可以在圖I的僅示范性和說明性實(shí)施例中看到的(i)以光源布置2、一個(gè)或多個(gè)檢測器3、4和處理電路5為特征的光電子模塊I。在圖I的實(shí)施例中，該光源布置2包括兩個(gè)光源2a、2b。第一光源2a生成在第一光譜范圍中的光并且第二光源2b生成在第二光譜范圍中的光，其中這兩個(gè)光譜范圍不同，例如分別集中在 1310nm 和 1550nm。(ii)傳輸光纖8，用于首先將這兩個(gè)光譜范圍的光傳輸?shù)礁袦y頭10并且其次將編碼的溫度信號傳遞回光電子模塊I。(iii)感測頭10，其包括在兩個(gè)光譜范圍中操作的寬帶偏振器11、PM導(dǎo)引光纖12和長度L的PM感測光纖13。感測光纖13具有取決于要測量的溫度的雙折射。偏振器11平行于導(dǎo)引光纖12的雙折射軸中的一個(gè)來布置。導(dǎo)引光纖12的雙折射軸相對于感測光纖13的雙折射軸有利地處于45°角度。感測光纖13具有連接到導(dǎo)引光纖12的第一末端13a,以及第二末端13b，其中反射器(鏡)14布置在第二末端13b處以將光反射回到感測光纖13中。 除上文提到的組件外，光電子模塊I可包括組合器15，其用于使來自光源2a、2b的光組合；耦合器16，其用于使來自組合器15的光的一部分耦合到參考支路17和測量支路18內(nèi)并且用于使從測量支路18回來的光的一部分耦合到檢測支路19內(nèi)一這些組件的全部可例如實(shí)現(xiàn)為波導(dǎo)并且不必保偏但需要同時(shí)在兩個(gè)光譜區(qū)處適當(dāng)工作。來自參考支路17的光饋送到第一參考檢測器20和第二參考檢測器21。第一參考檢測器20配備有光濾波器22使得它測量表示如由光源組裝件2生成的第一光譜范圍的光的強(qiáng)度的第一原始強(qiáng)度信號SA0。相似地，第二參考檢測器21配備有光濾波器23使得它測量表示如由光源組裝件2生成的第二光譜范圍的光的強(qiáng)度的第二原始強(qiáng)度信號SB(I。相似地，來自參考支路19的光饋送到第一和第二信號檢測器24、25，其配備有光濾波器26、27使得它們分別測量表示通過傳輸光纖8返回的第一和第二光譜范圍的光的強(qiáng)度的第一原始返回信號Sa和第二原始返回信號SB。處理電路5可以適應(yīng)于計(jì)算表示SA/SA(I的第一信號A和表示SB/SB(I的第二信號B，即信號A和B分別表示由相應(yīng)光譜范圍中的光源組裝件2生成的光的量歸一化的在第一和第二光譜范圍的光的強(qiáng)度。第一單模連接器30可以布置在傳輸光纖8與光源組裝件2之間，即在圖I的實(shí)施例中在測量支路18與傳輸光纖8之間。第二單模連接器31布置在傳輸光纖8與偏振器11之間。 第一單模連接器30允許快速且容易地更換光電子模塊I。第二單模連接器30允許使傳輸光纖8與感測頭10斷開。溫度計(jì)的基本感測本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：R維斯特，T比勒，F比希特，
申請(專利權(quán))人：ABB研究有限公司，
類型：
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