专利名称：一种测量电解槽温度的光纤Bragg光栅温度传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种测量电解槽温度的光纤Bragg光栅温度传感器，属于光纤Bragg光栅测温装置技术领域。
背景技术：
电解槽温度是金属电解生产中的一个重要技术参数，电解槽温度的高低，直接影响金属的电解质量；目前常采用的是插入热电偶和远距离测量仪器进行测量，其中，插入热电偶，人工测量，虽然可以用来测量高温，但是一方面不易构成多点分布式测量；另一方面热电偶使用的是电信号，测量阴极钢棒时很容易造成短路，在锌的生产过程存在安全隐患； 远距离测量仪器多采用红外测温仪进行，红外测温仪在强磁场环境下易失效，不能实时测温，尤其是红外测温仪在测定红外线强度，在低温接近室温时灵敏度最高，可测定出十分之几度的温差，在电解温度下，测量误差达10°C，无法满足电解槽工作对温度测量精度的要求。

实用新型内容针对以上问题，本实用新型提供一种测量电解槽温度的光纤Bragg光栅温度传感器采用光纤Bragg光栅传感技术，用抗酸抗碱的氧化铝陶瓷套管将光纤Bragg光栅进行封装，并且用聚四氟乙烯一体成形后安装在电解槽中，实现温度的分布式实时测量，利用它抗电磁干扰能力强，电绝缘性能好，高可靠性和稳定性等优点。本实用新型采用的技术方案一种测量电解槽温度的光纤Bragg光栅温度传感器，传感器包括聚四氟乙烯材料I、光纤Bragg光栅I 2、氧化招陶瓷3、光纤4、光纤Bragg光栅II 5和光纤Bragg光栅III 6 ;光纤Bragg光栅I2的尾部连接有光纤4,光纤Bragg光栅I 2、光纤Bragg光栅II 5和光纤Bragg光栅III 6封装于氧化铝陶瓷3中，封装后再用聚四氟乙烯材料I 一体成形封装成T型结构，T型结构下面总长是I. 2米,光纤Bragg光栅I 2距上端20cm、光纤Bragg光栅II 5固定在光纤Bragg光栅I 2下面45cm处,光纤Bragg光栅III 6固定在光纤Bragg光栅II 5下面55cm处。本实用新型的有益效果是采用氧化铝陶瓷封装光纤Bragg光栅能够防止电解槽内弱酸性电解质液的腐蚀；聚四氟乙烯表面光滑，物质不易附着在其表面，采用聚四氟乙烯一体成形可以减少因沉淀物附着带来的误差；光纤Bragg光栅是电绝缘材料，具有很强的抗电磁干扰能力。

图I为本实用新型的结构图。图中1_传感器包括聚四氟乙烯材料、2-光纤Bragg光栅、3_氧化铝陶瓷、4_光纤、5-光纤Bragg光栅Π 6-光纤Bragg光栅IIi具体实施方案下面通过附图和实施例对本实用新型最进一步说明，以方便技术人员理解。如图I所示传感器包括聚四氟乙烯材料I、光纤Bragg光栅2、氧化铝陶瓷3、光纤4、光纤Bragg光栅II 3和光纤Bragg光栅III 6 ;光纤Bragg光栅2的尾部连接有光纤4，光纤Bragg光栅I 2、光纤Bragg光栅II 3和光纤Bragg光栅III 6封装于氧化铝陶瓷3中，封装后再用聚四氟乙烯材料I 一体成形封装成T型结构，T型结构下面总长是I. 2米，光纤Bragg光栅I 2距上端20cm、光纤Bragg光栅II 5固定在光纤Bragg光栅I 2下面45cm处，光纤Bragg光栅III 6固定在光纤Bragg光栅II 5下面55cm处。本实用新型的工作过程在电解槽上横放一根PVC管，PVC管上部削去一部分成为一个槽，对应的每个电解槽处开一个和光纤Bragg光栅温度传感器下部大小相同的孔，将光纤Bragg光栅温度传感器通过小孔挂放在PVC管上，光纤Bragg光栅温度传感器中的三支光栅能够监测电解槽内的顶部、中间和底部的温度，使工作人员能及时了解电解槽内的温度的状况；光纤Bragg光栅通过引出光纤4连接到解调仪。 本实用新型的数学模型分析如下光纤Bragg光栅温度改变，由于光纤的热膨胀效应和光纤热光效应，引起反射峰值波长的变化。反射回来的峰值波长满足4 = 2^Λ(I)对式(I)进行温度T求导可得^ = (2)
AT ' AT AT 资式⑵两边除以式(I)，可以得到
^ = (' + )χΔΤ=31χΔΤ4(3)移位变换后可得温度与中心波长移位量关系为ΔΤ = ...............^............................................(4)
V St在式(3)中，￡是光纤光栅的热光系数,它的表达式为-;是光纤光栅
^a
的热膨胀系数，它的表达式。
A AT m在式(3)中&为传感器的温度系数，所以光纤光栅温度传感器Bragg波长的漂移与温度的变化成线性关系。Δ.4为波长的变化u力光纤的热膨胀系数^力热光系数。一般情况下对熔石英光纤来说， = 8.6x104/°C , α,= O 55xl0^pc。[0023]本实用新型通过具体实施过程进行说明的，在不脱离本实用新型范围的情况下，还可以对本实用新型专利进行各种变换及等同代替，因此，本实用新型专利不局限于所公 开的具体实施过程，而应当包括落入本实用新型专利权利要求范围内的全部实施方案。
权利要求1. 一种测量电解槽温度的光纤Bragg光栅温度传感器，其特征在于传感器包括聚四氟乙烯材料(I)、光纤Bragg光栅I (2)、氧化招陶瓷(3)、光纤(4)、光纤Bragg光栅II (5)和光纤Bragg光栅ΙΠ (6 );光纤Bragg光栅I (2 )的尾部连接有光纤(4 )，光纤Bragg光栅I (2 )、光纤Bragg光栅II (5)和光纤Bragg光栅III (6)封装于氧化铝陶瓷(3)中，封装后再用聚四氟乙烯材料(I)一体成形封装成T型结构,T型结构下面总长是I. 2米,光纤Bragg光栅I (2)距上端20cm、光纤Bragg光栅II (5)固定在光纤Bragg光栅I (2)下面45cm处,光纤Bragg光栅III (6)固定在光纤Bragg光栅Π (5)下面55cm处。
专利摘要本实用新型涉及一种测量电解槽温度的光纤Bragg光栅温度传感器，属于光纤Bragg光栅测温装置技术领域。光纤Bragg光栅的尾部连接有光纤，光纤Bragg光栅、光纤Bragg光栅和光纤Bragg光栅封装于氧化铝陶瓷中，封装后再用聚四氟乙烯材料一体成形封装成T型结构，T型结构下面总长是1.2米，光纤Bragg光栅2距上端20cm、光纤Bragg光栅5固定在光纤Bragg光栅2下面45cm处，光纤Bragg光栅固定在光纤Bragg光栅下面55cm处。本实用新型实现了温度的分布式实时测量，利用光纤Bragg光栅抗电磁干扰能力强，电绝缘性能好，高可靠性和稳定性等优点。
文档编号G01K11/32GK202648832SQ201220314888
公开日2013年1月2日 申请日期2012年7月2日 优先权日2012年7月2日
发明者李川, 陈小勇, 薛珍丽, 蔡周春, 陈焰 申请人:昆明理工大学