专利名称：光纤温度传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及光纤温度传感器，详细而言，该光纤温度传感器对随着双金属元件动作而变化的接收光量进行检测并测定温度，所述双金属元件的动作跟随温度而变化。
背景技术：
已知有各种用于测定温度的传感器，最近提供有可以利用光纤来对位于远处的监视对象设施的温度进行测定的结构。日本公开号第55-080021号中公开有与本发明相关联的光纤温度传感器。所述光纤温度传感器中，从输入端光纤处射出光束，随着温度变化，相对于所述光束垂直设置的双金属遮盖所述光束，在输出端光纤检测到光束并感知到温度的变化。但，所述温度传感器中，由于输入、输出端用一根光纤来形成，因此无法准确地感知温度变化，并且，没有公开能够感知温度变化的具体机制。韩国专利申请号第1993-0006932号中公开有与本发明相关联的另一发明，其公开有利用光纤光栅的光纤。可以利用该光纤来实现温度传感器。所述光纤利用透过型光纤光栅，在光纤中入射强光，来制造依靠干涉的透过型光纤光栅，该光纤光栅与偏光器、模消除器或者反向型耦合器相结合，根据破坏相位匹配条件的技术来制备光纤元件，该光纤元件可用作偏光器、波长滤波器、光开关、逻辑元件、应力传感器、温度传感器及多重分割器等。但，光纤上刻写光栅价格高昂，且由于是通过检测峰值波长变化来计算出温度，因此为了计算温度而需要的设备很复杂。

发明内容
(一 )本发明要解决的技术问题本发明用于改善上述问题，目的在于提供一种光纤温度传感器，其直接使用光纤而使得结构简单，同时通过光检测器检测随着温度变化而移动的双金属元件所遮盖的光量，从而测定出温度。(二)技术方案本发明涉及用于达到上述目的的光纤温度传感器，其由下述部件构成外壳、设置于外壳中并将通过光纤传送的光向外壳的内部空间内发射的光传送部、可移动地设置于外壳中并使传送的光量可变的双金属元件。所提供的光纤温度传感器，其根据双金属元件随温度变化而出现的弯曲，可以改变由光纤传送的光被遮盖的光量或者所传送的光反射后被接收的光量，从而能够测定温度，其结构简单，设置受空间的制约小。本发明根据双金属元件随温度变化而出现的弯曲，可以改变所遮盖的由光纤传送的光量，从而能够测定温度。根据输入端光纤的个数、输入端及输出端的状态来提供三种实施例。本发明的第一实施例中，包括一直线形成的外壳、该外壳内的两个输入端及输出
5端光纤。所述输入端及输出端光纤之间设置有双金属元件，该双金属元件所遮盖的光量在输出端设置的光检测器中被检测并计算温度。本发明第一实施例的光纤温度传感器的结构如下。包括相对于基座部分，输入端光传送部，其被支撑地设置于所述第一支撑部中， 射出通过光纤传送的光；输出端光传送部，其与所述输入端光传送部对置地隔离设置并被支撑地设置于所述第二支撑部中，以能够通过光纤接收所述输入端光传送部射出的光并进行传送；以及可移动地设置于所述外壳内，随着温度变化，进出于所述输入端光传送部向所述输出端光传送部传送的光束的传送轨道的同时，使向所述输出端光传送部传送的光量可以变化的双金属元件。优选地，所述输入端光传送部包括第一输入端光纤及第二输入端光纤，所述第一输入端光纤及第二输入端光纤在所述第一支撑部中相互分离地被支撑且射出所传送的光； 所述输出端光传送部包括第一输出端光纤及第二输出端光纤，所述第一输出端光纤及第二输出端光纤的一端与所述第一输入端光纤及第二输入端光纤对置地隔离设置于所述第二支撑部中，以能够分别接收所述第一输入端光纤及第二输入端光纤射出的光并进行传送； 所述双金属元件设置为在第一输出端光纤与第二输出端光纤之间的所述外壳中可以移动。并且，优选为，包括光源；光分路器，其接收所述光源射出的光，分路至所述第一输入端光纤及第二输入端光纤进行传送；第一光检测器及第二光检测器，其对通过所述第一输出端光纤及第二输出端光纤传送的光进行检测；温度计算部，其根据从所述第一光检测器及第二光检测器传送而来的光量所对应输出的信号，而计算出所述外壳的设置环境的温度。根据本发明的第一实施例的一个方面，所述温度计算部中包括记录有从所述第一光检测器及第二光检测器输出的信号所对应的温度值的查找表。本发明的第二实施例中，具有以下部件并计算温度，其包括外壳；设置于外壳内的反射面；输入端光传送部，其设置于所述外壳中，以能够从该反射面对置的位置向所述反射面倾斜地射出光；输出端光传送部，其设置于所述外壳中，以能够在所述反射面对置的位置接收从所述输入端光传送部射出并由反射面反射的光并进行传送；光干涉部，通过由设置于所述外壳内的双金属元件形成，对传送至所述输出端光传送部的光量进行接收。本发明第二实施例的光纤温度传感器的结构如下。包括外壳；光传送部，其设置于所述外壳中，将通过光纤传送的光射出至所述外壳的内部空间内，并接收在所述外壳内反射的光；光干涉部，其由双金属元件构成，其可移动地设置于所述外壳内，随着温度的变化，进出于所述光传送部向所述外壳内射出的光束的传送轨道的同时，使向所述光传送部方向逆向传送的光量可以变化。根据本发明的第二实施例的一个方面，在所述外壳的所述光传送部所对置的面上形成有反射光的反射面；所述光传送部包括输入端光传送部，其设置于所述外壳中并通过光纤来射出所传送的光，以能够从所述外壳的反射面对置的位置向所述反射面倾斜地射出光；输出端光传送部，其设置于所述外壳中，以能够在所述外壳的反射面对置的位置通过光纤接收从所述输入端光传送部向所述反射面倾斜地射出的光中的所述反射面反射的光并进行传送；所述光干涉部可移动地设置于所述外壳内，设置为随着温度的变化，进出于所述输入端光传送部通过所述反射面向所述输出端光传送的光束的传送轨道的同时，使向所述输出端光传送部传送的光量可以变化。并且，所述输入端光传送部包括第一输入端光纤及第二输入端光纤，所述第一输入端光纤及第二输入端光纤在所述外壳的所述反射面对置的位置处通过相对于所述反射面倾斜地设置的第一及第二输入端连接槽来相互分离地插入，并射出所传送的光；所述输出端光传送部包括第一输出端光纤及第二输出端光纤，所述第一输出端光纤及第二输出端光纤以所述反射面为基准，沿着与所述第一输入端光纤及第二输入端光纤的光轴相对称的角度方向，通过所述外壳中设置的第一及第二输出端连接槽来相互分离地插入，以能够分别接收所述第一输入端光纤及第二输入端光纤射出且由所述反射面反射传送的光，并进行传送；所述光干涉部设置有所述双金属元件，所述双金属元件在所述第一输入端光纤与所述第二输入端光纤之间沿朝着所述反射面的方向延长，终端部分可以沿着与所述第一输入端光纤及所述第二输入端光纤交叉的方向在所述外壳内移动。所述光干涉部优选地由如下结构形成，热膨胀系数互不相同的第一金属板及第二金属板相互结合的所述双金属元件的一端与所述外壳固定结合，朝向所述反射面延长的另一端上形成有干涉片，所述干涉片形成为其宽度从所述双金属元件朝向所述反射面的方向越来越扩大的结构；在所述第一金属板及所述第二金属板在直线上相互并列地排列的温度下，所述干涉片形成为可以对所述第一输入端光纤及第二输入端光纤射出的光束进行部分干涉。并且，包括光源；光分路器，其接收所述光源射出的光，分路至所述第一输入端光纤及第二输入端光纤进行传送；第一光检测器及第二光检测器，其对通过所述第一输出端光纤及第二输出端光纤传送的光进行检测；温度计算部，其根据所述第一光检测器及第二光检测器传送的光量所对应输出的信号，计算出所述外壳的设置环境的温度。根据本发明的第二实施例的另一个方面，所述光干涉部包括双金属元件，其一端被支撑地设置于所述外壳上且另一端进行移动；反射板，其与所述双金属元件的另一端结合，反射所述光传送部射出的光，根据所述双金属元件随温度变化所进行的移动，使向所述光传送部反射的光量变化；光检测器，其对所述反射板反射并通过所述光传送部的光纤逆向传送的光进行检测；温度计算部，根据所述光检测器所输出的信号来计算温度。更为优选地，所述光传送部包括第一光纤及第二光纤，其与所述反射板对置地相互隔离设置；第一循环器及第二循环器，其设置于所述第一光纤及第二光纤上，将光源射出的光传送给朝向所述外壳扩展的第一路径，并将从所述外壳反射的光传送给第二路径；光分路器，其接收所述光源射出的光并进行分路，并向所述第一循环器及第二循环器传送；第一光检测器及第二光检测器，其检测通过所述第二路径传送的光，并向所述温度计算部进行输出。本发明的第三实施例中，包括外壳、该外壳内一直线形成的一个输入端及两个输出端光纤。所述输入端及输出端光纤之间设置有双金属元件，该双金属元件所遮盖的光量在输出端设置的光检测器中被检测并计算温度。根据本发明第三实施例的光纤温度传感器的结构如下。包括双金属元件，其一端被支撑地设置在相对于基座部分突出的第一支撑部上， 其另一端进行移动；输入端光传送部，其通过终端部分与所述双金属元件相结合的光纤来射出所传送的光，以能够与所述双金属元件相联动并弯曲；输出端光传送部，其与所述输入端光传送部对置地设置于所述外壳中，通过与随着温度变化的所述双金属元件的移动相对应，并与向所述输入端光传送部传送的光束的光轨道变更相对应，使其通过光纤所接收的
光量可以变化。并且，优选地，所述输入端光传送部包括终端部分与所述双金属元件相互联动地结合的第一输入端光纤；所述输出端光传送部包括第一输出端光纤及第二输出端光纤，所述第一输出端光纤及第二输出端光纤的一端与所述第一输入端光纤对置地被支撑设置于所述外壳上，以能够在所述双金属元件维持直线状态时，对所述第一输入端光纤射出的光分别独立地接收并进行传送；所述双金属元件设置为可以在第一输出端光纤与第二输出端光纤之间的所述外壳中移动。更为优选地，所述第一输入端光纤仅与由第一金属板及第二金属板构成的所述双金属元件的任一金属板相连接。并且，包括光源，其向所述第一输入端光纤传送光；第一光检测器及第二光检测器，其对通过所述第一输出端光纤及第二输出端光纤传送的光进行检测；温度计算部，其根据所述第一光检测器及第二光检测器传送的光量所对应输出的信号，计算出所述外壳的设置环境的温度。(三)有益效果根据本发明第一实施例的光纤温度传感器，通过使经光纤传送的光的遮盖光量根据双金属元件由温度变化出现的弯曲而变化，其结构简单的同时，可以测定很宽范围内的温度。根据本发明第二实施例的光纤温度传感器，通过使经光纤传送的光被反射并接收的光量根据双金属元件由温度变化出现的弯曲而变化，其结构简单的同时，可将传送及接受光的光纤相对于反射面对置的部分排成一排，因此减少受设置空间的制约。根据本发明第三实施例的光纤温度传感器，根据可与传送光的双金属元件相联动结合的输入端光纤由温度变化出现的弯曲，能够改变光射出方向，从而接收光的输出端光纤的接收光量可以变化，可以测定温度，具有结构简单的优点。


图1为本发明第一实施例的光纤温度传感器的立体图。图2为图1的光纤温度传感器的控制系统电路图。图3及图4为用于根据图1的双金属的变形来说明通过第一光纤输出端及第二光纤输出端传送的光量的变化的图。图5为本发明第二实施例的光纤温度传感器的立体图。图6为图5的光纤温度传感器的截面图。图7为抽出图5的光纤温度传感器的部分元件，展示光轨迹的图。图8为图5的光纤温度传感器的控制系统电路图。图9至图11为用于根据图5的双金属元件的变形来说明通过第一光纤输出端及第二光纤输出端传送的光量变化的图片。图12为展示与本发明第二实施例不同的实施例中的光纤温度传感器的图。图13为本发明第三实施例的光纤温度传感器的立体图。
图14为图13的光纤温度传感器的控制系统电路图。图15至图17为用于根据图13的双金属元件的变形来说明通过第一光纤输出端及第二光纤输出端传送的光量变化的图。
具体实施例方式下面，参照附图对本发明的优选实施例的光纤温度传感器进行更详细的说明。首先，对本发明第一实施例的光纤温度传感器进行说明。图1为本发明的光纤温度传感器的立体图。图2为图1的光纤温度传感器的控制系统电路图。如图1及图2所示，光纤温度传感器100包括外壳110、双金属元件120、光源 151、光分路器160、第一输入端光纤131及第二输入端光纤132、第一输出端光纤141及第二输出端光纤142、第一光检测器171及第二光检测器172、以及温度计算部180。外壳110为由第一支撑部IlOb及第二支撑部IlOc相对于基座部分IlOa突出并相互隔离地形成的结构。尽管没有图示，为了阻断外部光进入到外壳110的第一支撑部1 IOb及第二支撑部 IlOc之间的间隔空间内，当然还可以设置有遮盖物。输入端光传送部被支撑地设置于第一支撑部IlOb中，应用了射出所传送的光的第一输入端光纤131及第二输入端光纤132。第一输入端光纤131及第二输入端光纤132的各自一端连接光分路器160，另一端，即终端131a及13 在外壳110的第一支撑部IlOb中相互分离地被支撑，通过间隔空间将传送的光向第一输出端光纤141及第二输出端光纤142射出。输出端光传送部应用了第一输出端光纤141及第二输出端光纤142，其与第一输入端光纤131、第二输入端光纤132对置地隔离设置并被支撑地设置于第二支撑部IlOc中， 以能够接收用作输入端光传送部的第一输入端光纤131及第二输入端光纤132射出的光并发送。双金属元件120为由热膨胀系数互不相同的材料制成的第一金属板121及第二金属板122相互结合而成的结构。双金属元件120可移动地设置在外壳上，其随着温度变化而朝向左右方向弯曲， 进出于第一输入端光纤131及第二输入端光纤132向第一输出端光纤141及第二输出端光纤142传送的光束的传送轨道的同时，使向第一输出端光纤141及第二输出端光纤142传送的光量可以变化。S卩，双金属元件120的一端在第一支撑部IlOb及第二支撑部IlOc之间的外壳110 内，可移动地固定设置于第一输出端光纤141及第二输出端光纤142之间的外壳110上。并且，双金属元件120沿第一输入端光纤131及第二输入端光纤132的方向并排设置。这样的双金属元件120随着周围温度变化而向左侧或向右侧弯曲，通过这样的弯曲进出于从第一输入端光纤131及第二输入端光纤132向第一输出端光纤141及第二输出端光纤142传送的光束的路径中，从而调整可被遮盖的光束的截面积。为了提高根据双金属元件120的弯曲而进行的温度测定的精密度，双金属元件 120的第一金属板121及第二金属板122设置为在维持其相互并排的温度条件下，配置为将第一输入端光纤131及第二输入端光纤132的光射出区域相互均等地遮住一部分。在该情况下，即使双金属元件120发生微小弯曲，也会导致第一输出端光纤141及第二输出端光纤 142各自接收的光量相互改变，因此可以提高测定精密度。光源151可以应用发光二极管。光分路器160对接收光源151射出的光的前端光纤130所传送的光进行分路，并向第一输入端光纤131及第二输入端光纤132传送。第一光检测器171及第二光检测器172对通过第一输出端光纤141及第二输出端光纤142传送的光进行检测，并输出检测出来的光量所对应的电信号。温度计算部180根据第一光检测器171及第二光检测器172传送的光量所对应输出的信号，计算出外壳110的设置环境的温度。温度计算部180中安装了记录有从第一光检测器171及第二光检测器172输出的信号所对应的温度值的查找表(LUT，Look-Up-Table) 181。输出部190输出在温度计算部180中控制并进行计算得到的温度值，在近距离的情况下可以应用标示温度值的标示部，在远距离的情况下则可以应用通过无线或有线来传送所计算得到的温度值的发送部。这样的光纤温度传感器在温度高于维持双金属元件120的第一金属板121及第二金属板122相互并排的参考温度时，朝着第一金属板121侧弯曲的情况如图3所示，遮盖住第一输入端光纤的终端131a及第二输入端光纤的终端131b中的第二输入端光纤132的终端131b的一部分的情况下，通过第一输出端光纤141及第二输出端光纤142中的第二输出端光纤142接收的光量与没有遮盖时相比较变少了。同样的，在温度低于维持双金属元件 120的第一金属板121及第二金属板122相互并排的参考温度时，朝着第二金属板122侧弯曲的情况如图4所示，遮盖住第一输入端光纤的终端131a及第二输入端光纤的终端131b 中的第一输入端光纤131的终端131a—部分的情况下，通过第一输出端光纤141及第二输出端光纤142中的第二输出端光纤142接收的光量与没有遮盖时相比较变少了。这样，分别从第一输入端光纤131及第二输入端光纤132射出的光量随着温度变化而被选择性地遮盖，并且遮盖量随着温度变化而不同，从而分别通过第一输出端光纤141 及第二输出端光纤142接收的光量可以变化。这样的接收光量的可变值所对应的温度值通过实验预先记录在查找表181中。因此，温度计算部180通过查找表181对分别从第一光检测器171及第二光检测器172接收的光量所对应的输出值进行确认，并计算出温度。另一方面，图示的例子中，为了扩大温度测定范围而应用了与两个输入端光纤131 及132相对应的两个输出端光纤141及142，但是，仅对一定温度以上的测定温度范围进行测定的情况下，则也可以应用一个输入端光纤以及一个输出端光纤。下面，对本发明的第二实施例的光纤温度传感器进行说明。图5为本发明光纤温度传感器的立体图。图6为图5的光纤温度传感器的截面图。 图7为抽出图5的光纤温度传感器的部分元件，展示光轨迹的图。图8为图5的光纤温度传感器的控制系统电路图。参照图5至图8，光纤温度传感器200包括外壳210、双金属元件220、光源251、 光分路器沈0、第一输入端光纤231及第二输入端光纤232、第一输出端光纤241及第二输出端光纤对2、第一光检测器271及第二光检测器272、以及温度计算部观0。外壳210形成为长方体壳体的形状，且内部形成有具备反射面213的内部空间 214。外壳210的内部空间214形成为后述双金属元件220及干涉片225可以随着温度变化而充分地进行移动。外壳210的一侧面211上形成有第一及第二输入端连接槽216及第一及第二输出端连接槽217。第一及第二输入端连接槽216连接射出朝向反射面213的光的第一输入端光纤231及第二输入端光纤232，第一及第二输出端连接槽217连接接收反射面213反射的光的第一输出端光纤241及第二输出端光纤M2。外壳210的第一及第二输入端连接槽216及第一及第二输出端连接槽217形成为具备对于反射面213相互对称的倾斜角，并朝向反射面213延长一定的长度。外壳210由第一块体210a及第二块体210b构成。其中，第一块体210a由反射率高及热传导率好的材料，比如由铝材形成；第二块体210b由不同于第一块体210a的材料， 比如由合成树脂材料形成，其结合于第一块体210a上，且形成有连接第一输入端光纤231 及第二输入端光纤232的第一及第二输入端连接槽216，以及连接第一输出端光纤241及第二输出端光纤242的第一及第二输出端连接槽217。与此不同，外壳210由合成树脂材料形成，但其反射面213具有涂敷有高反射物质的反射层。附图标记218代表遮盖板218，其结合于外壳210上，以能够阻断向第一块体210a 上部开口的内部空间214内进入的外部光；附图标记219为设置外壳210时，用于在测定对象空间内将其挂住的环。为了能够从与外壳210的反射面213对置的位置向反射面213倾斜地射出光，用作输入端光传送部的第一输入端光纤231及第二输入端光纤232通过外壳210的第一及第二输入端连接槽216相互分离地设置，且通过光纤来射出所传送的光。第一输入端光纤231及第二输入端光纤232各自的一端连接于光分路器260上， 另一端，即终端通过外壳210的第一及第二输入端连接槽216相互分离地设置，并将传送的光向反射面213射出。为了能够接收到位于外壳210的反射面213对置的第一输入端光纤231及第二输入端光纤232的下部朝向反射面213倾斜地射出的光中由反射面213反射的光并进行传送，输出端光传送部应用了第一输出端光纤241及第二输出端光纤M2，该第一输出端光纤 241及第二输出端光纤M2以反射面213为基准，沿着与第一输入端光纤231及第二输入端光纤232的光轴相对称的角度方向，通过外壳210中所备有的第一及第二输出端连接槽 217来相互分离地连接。光干涉部由双金属元件220及干涉片225构成，双金属元件220可移动地设置于外壳210内，使得随着温度的变化，进出于第一输入端光纤231及第二输入端光纤232射出并通过反射面213向第一输出端光纤241及第二输出端光纤242传送光束轨道，使传送给第一输出端光纤241及第二输出端光纤M2的光量可以变化。双金属元件220由热膨胀系数互不相同的第一金属板221与第二金属板222相互结合，一端与外壳210固定结合，另一端设置为在内部空间214内可以移动。S卩，双金属元件220设置为在第一输入端光纤231与第二输入端光纤232之间朝着反射面213的方向延长，终端部分可以沿着与第一输入端光纤231及第二输入端光纤232 交叉的方向在外壳210内移动。干涉片225设置于双金属元件220的朝向反射面213的另一端，即设置于终端部分上，形成为其宽度从双金属元件220朝向反射面213的方向越来越扩大的三角形形状。干涉片225优选如图9所示，双金属元件220的第一金属板221及第二金属板222 在直线上相互并列地排列的温度条件下，对分别从第一输入端光纤231及第二输入端光纤 232射出的光束235及236的一部分进行干涉，从而第一输出端光纤241及第二输出端光纤 242接收的光量与干涉的量相对应地减少。这样的光干涉部随着周围温度的变化，双金属元件220向左侧或右侧弯曲，根据这样的弯曲，干涉片225进出于从第一输入端光纤231及第二输入端光纤232通过反射面 213向第一输出端光纤241及第二输出端光纤242传送的光束的路径，从而调整第一输出端光纤241及第二输出端光纤242接收的光束的截面积。更进一步地，为了提高根据双金属元件220的弯曲而进行的温度测定精密度，双金属元件220的第一金属板221及第二金属板222设置为在维持其相互并排的温度条件下，配置为将第一输入端光纤231及第二输入端光纤232的光射出区域相互均等地遮盖住一部分。在该情况下，即使双金属元件220只有微小的弯曲，第一输出端光纤241及第二输出端光纤242各自接收的光量都会相互变动，从而可以提高温度测定的精密度。光源251可以应用发光二极管。光分路器260对接收光源251射出的光的前端光纤230所传送的光进行分路并向第一将输入端光纤231及第二输入端光纤232传送。第一光检测器271及第二光检测器272对通过第一输出端光纤241及第二输出端光纤242传送的光进行检测，并输出检测出来的光量所对应的电信号。温度计算部280根据第一光检测器271及第二光检测器272传送的光量所对应输出的信号，计算出外壳210的设置环境的温度。温度计算部观0中安装了记录有从第一光检测器271及第二光检测器272输出的信号所对应的温度值的查找表(LUT，Look-Up-Table) 281。输出部290输出在温度计算部观0中控制并进行计算得到的温度值，在近距离的情况下可以应用标示温度值的标示部，在远距离的情况下则可以应用通过无线或有线来传送所计算得到的温度值的发送部。这样的光纤温度传感器200在温度高于维持双金属元件220的第一金属板221及第二金属板222相互并排的参考温度时，第一金属板221朝着第二金属板222侧弯曲的情况如图10所示，从第一输入端光纤231射出的光束235的遮盖区域减小，从第二输入端光纤232射出的光束236的遮盖区域扩大，通过第一输出端光纤241及第二输出端光纤M2 中的第二输出端光纤242接收的光量则进一步减少。与之相反，在温度低于维持双金属元件220的第一金属板221及第二金属板222相互并排的参考温度时，朝着第一金属板222 侧弯曲的情况如图11所示，从第一输入端光纤231射出的光束235的遮盖区域比从第二输入端光纤232射出的光束236的遮盖区域更大，通过第一输出端光纤241及第二输出端光纤M2中的第一输出端光纤241接收的光量则更加减少。这样，分别从第一输入端光纤231及第二输入端光纤232射出的光束的截面积随着温度变化而被选择性地遮盖，并且遮盖量随着温度变化而不同，从而通过反射面213反射并分别通过第一输出端光纤241及第二输出端光纤242接收的光量可以变化。这样的接收光量的可变值所对应的温度值通过实验预先记录在查找表中。因此，温度计算部280通过查找表281对分别从第一光检测器271及第二光检测器272接收的光量所对应的输出值进行确认，并计算出温度。图示的例子中，为了扩大温度测定范围而应用了与两个输入端光纤231及232相对应的两个输出端光纤241及M2，但是，可以仅对一定温度以上的测定温度范围进行测定的情况下，则也可以应用一个输入端光纤以及一个输出端光纤。另一方面，与图示的例子不同，为了减少外壳上连接的光纤的数量，可以构建为通过光纤射出光并再由同一个光纤接收所反射的光，然后计算温度，该例子示于图12。与前面图示的附图中具备相同功能的元件则采用相同的附图标记来标示。参考图12，光纤温度传感器包括外壳210、双金属元件220、第一光纤321及第二光纤322、第一循环器341及第二循环器；342。作为光干涉部来应用的双金属元件220的一端被支撑地设置于具备内部空间的外壳210上，移动的另一端上设置有沿垂直于延长方向的方向延长的反射板313。反射板313对分别从作为光传送部的第一光纤321及第二光纤322射出的光进行反射，随着双金属元件220的温度变化而进行的左右移动而使得反射至光纤321及322的
光量可以变化。附图标记320a及320b为使从第一光纤及第二光纤射出并扩散的光变换为平行光的准直透镜。此处，反射板313如先前通过图9所说明，在双金属元件220未弯曲，而维持其直线状态的条件下，为了可对从第一光纤321及第二光纤322射出的光束的一部分进行反射， 优选地对反射区域的尺寸进行确定。第一循环器341及第二循环器342将从光源251射出，且在光分路器沈0中的第一分路光纤331及第二分路光纤332处分别进行分路并传送的光向第一光纤321及第二光纤322传送，然后将第一光纤321及第二光纤322所接收到的光向第一光检测器271及第二光检测器272传送。此处，第一光检测器271及第二光检测器272对反射板313反射并通过第一光纤 321及第二光纤322逆向传送的光进行检测。温度计算部280如前所述，根据第一光检测器271及第二光检测器272所输出的信号来计算温度。这样的反射型光纤温度传感器可以减少连接于外壳210上的光纤的数量。下面，对本发明的第三实施例的光纤温度传感器进行说明。图13为第三实施例的发明的光纤温度传感器的立体图，图14为图13的光纤温度传感器的控制系统电路图。参照图13及图14，光纤温度传感器400包括外壳410、双金属元件420、光源451、 第一输入端光纤431、第一输出端光纤441及第二输出端光纤442、第一光检测器471及第二光检测器472、以及温度计算部480。外壳410为由第一支撑部411及第二支撑部412相对于基座部分突出并相互隔离地形成的结构。尽管没有图示，为了阻断外部光进入到外壳410的第一支撑部411及第二支撑部 412之间的间隔空间内，当然还可以设置有遮盖物。双金属元件420的一端被支撑地设置于第一支撑部411上，另一端沿朝向第二支撑部412的方向延长并可以移动。双金属元件420为由热膨胀系数互不相同的材料制成的第一金属板421及第二金属板422相互结合而成的结构。双金属元件420被设置于第一支撑部411上，以在第一输出端光纤441及第二输出端光纤442之间位于第一输出端光纤441及第二输出端光纤442的中央位置。为了能够与双金属元件420相联动并左右弯曲，用作输入端光传送部的第一输入端光纤431的终端部分431a与双金属元件420结合，射出所传送的光。图示的例子中，第一输出端光纤431通过结合箍4 来与双金属元件420的第二金属板422相结合。与图示所不同地，第一输入端光纤431当然可以通过双金属元件420的第一金属板421结合，或者可以同时与第一金属板421及第二金属板422相结合。这样的结构中，第一输入端光纤431通过移动支撑槽414可移动地并被支撑地设置于第一支撑部411，该移动支撑槽414的直径大于第一输入端光纤431并贯通形成于第一支撑部411中。第一输出端光纤441及第二输出端光纤442用作输出端光传送部，其与第一输入端光纤431对置设置，使得随着温度的变化，与双金属元件420的移动相对应，并与第一输入端光纤431射出的光束的光轨道变更相对应，其所接收的光量可以变化。附图标记415是插入安装第一输出端光纤441并接收光的第一光接收槽；附图标记416是插入安装第二输出端光纤441并接收光的第二光接收槽。优选地，为了提高根据双金属元件420的弯曲而进行的温度测定精密度，如图15 所示，第一输出端光纤441及第二输出端光纤442在以第一输入端光纤431为基准对称位置上，对置地被支撑地设置于第二支撑部412上，以在双金属元件420维持直线状态时对第一输入端光纤431输出的光分别分割接收并进行传送。该情况下，即使双金属元件420只有微小的弯曲，第一输出端光纤441及第二输出端光纤442各自接收的光量都会相互变动， 从而可以提高温度测定的精密度。因此，根据双金属元件420的随温度变化的左右方向上的弯曲，第一输入端光纤 431的终端部分431a射出的光束的轨迹出现变化，向第一输出端光纤441及第二输出端光纤442传送的光量也可以变化，从而能够测定温度。光源451可以应用发光二极管。第一光检测器471及第二光检测器472对通过第一输出端光纤441及第二输出端光纤442传送的光进行检测，并输出检测出来的光量所对应的电信号。温度计算部480根据从第一光检测器471及第二光检测器472传送的光量所对应输出的信号，而计算出外壳410的设置环境的温度。温度计算部480中安装了记录有从第一光检测器471及第二光检测器472输出的信号所对应的温度值的查找表(LUT，Look-Up-Table) 481。
输出部490输出在温度计算部480中控制并进行计算得到的温度值，在近距离的情况下可以应用标示温度值的标示部，在远距离的情况下则可以应用通过无线或有线来传送所计算得到的温度值的发送部。这样的光纤温度传感器在温度高于维持双金属元件420的第一金属板421及第二金属板422相互并排的参考温度时，朝着第一金属板421侧弯曲的情况如图16所示，通过第一输入端光纤431的终端射出的光束435也朝着第一金属板421侧弯曲，从而通过第一输出端光纤441及第二输出端光纤442中的第一输出端光纤441接收的光量增加，并且通过第二输出端光纤442接收的光量减少。同样地，在温度低于维持双金属元件420的第一金属板421及第二金属板422相互并排的参考温度时，朝着第二金属板422侧弯曲的情况如图17所示，通过第一输入端光纤431的终端射出的光束435也朝着右侧弯曲，从而通过第一输出端光纤441及第二输出端光纤442中的第二输出端光纤442接收的光量增加，并且通过第一输出端光纤441接收的光量减少。这样与双金属元件420相联动且终端部分431a弯曲设置的第一输入端光纤431， 根据其射出的光束的轨迹变化，第一输出端光纤441及第二输出端光纤442分别接收的光量可以变化，这样的接收光量的可变值所对应的温度值通过实验预先记录在查找表481 中。因此，温度计算部480通过查找表481对分别从第一光检测器471及第二光检测器472接收的光量所对应的输出值进行确认，并计算出温度。另一方面，图示的例子中，为了扩大温度测定范围而应用了与一个输入端光纤431 相对应的两个输出端光纤441及442，但是，可以仅对在一定温度以上的测定温度范围进行测定的情况下，则也可以应用一个输出端光纤。
1权利要求
1.光纤温度传感器，其特征在于，包括外壳，其形成为第一支撑部及第二支撑部相对于基座部分突出并相互隔离； 输入端光传送部，其被支撑地设置于所述第一支撑部中，射出通过光纤传送的光； 输出端光传送部，其与所述输入端光传送部对置地隔离设置并被支撑地设置于所述第二支撑部中，以能够通过光纤接收所述输入端光传送部射出的光并进行传送；双金属元件，其在所述外壳上可移动地设置为随着温度的变化，进出于从所述输入端光传送部向所述输出端光传送部传送的光束的传送轨道的同时，使向所述输出端光传送部传送的光量可以变化；其中，所述输入端光传送部包括在所述第一支撑部中相互分离地被支撑，且射出所传送的光的第一输入端光纤及第二输入端光纤；所述输出端光传送部包括第一输出端光纤及第二输出端光纤，其与所述第一输入端光纤及第二输入端光纤对置设置，且一端被支撑地设置于所述第二支撑部中，以能够分别接收从所述第一输入端光纤及第二输入端光纤射出的光并进行传送；所述双金属元件设置为在第一输出端光纤与第二输出端光纤之间的所述外壳中可以移动。
2.如权利要求1所述的光纤温度传感器，其特征在于，包括 光源；光分路器，其接收所述光源射出的光，分路至所述第一输入端光纤及第二输入端光纤进行传送；第一光检测器及第二光检测器，其对通过所述第一输出端光纤及第二输出端光纤传送的光进行检测；温度计算部，其根据所述第一光检测器及第二光检测器传送的光量所对应输出的信号，计算出所述外壳的设置环境的温度。
3.如权利要求2所述的光纤温度传感器，其特征在于，所述温度计算部包括记录有从所述第一光检测器及第二光检测器输出的信号所对应的温度值的查找表。
4.反射型光纤温度传感器，其特征在于，包括 夕卜壳；光传送部，其设置于所述外壳中，将通过光纤传送的光射出至所述外壳的内部空间内， 并接收在所述外壳内反射的光；光干涉部，其由双金属元件构成，其可移动地设置于所述外壳内，随着温度的变化，进出于所述光传送部向所述外壳内射出的光束的传送轨道的同时，使向所述光传送部方向逆向传送的光量可以变化。
5.如权利要求4所述的反射型光纤温度传感器，其特征在于，在所述外壳的所述光传送部对置的面上形成有反射光的反射面； 所述光传送部包括输入端光传送部，其设置于所述外壳中并通过光纤来射出所传送的光，以能够从所述外壳的反射面对置的位置向所述反射面倾斜地射出光；输出端光传送部，其设置于所述外壳中，以能够在所述外壳的反射面对置的位置，通过光纤接收从所述输入端光传送部向所述反射面倾斜地射出的光中所述反射面反射的光并进行传送；所述光干涉部可移动地设置于所述外壳内，设置为随着温度的变化，进出于从所述输入端光传送部通过所述反射面向所述输出端光传送部传送的光束的传送轨道的同时，使向所述输出端光传送部传送的光量可以变化。
6.如权利要求5所述的光纤温度传感器，其特征在于，所述输入端光传送部包括第一输入端光纤及第二输入端光纤，所述第一输入端光纤及第二输入端光纤在所述外壳的所述反射面对置的位置处通过相对于所述反射面倾斜地设置的第一及第二输入端连接槽相互分离地插入，并射出所传送的光；所述输出端光传送部包括第一输出端光纤及第二输出端光纤，所述第一输出端光纤及第二输出端光纤以所述反射面为基准，沿着与所述第一输入端光纤及第二输入端光纤的光轴相对称的角度方向，通过所述外壳中设置的第一及第二输出端连接槽相互分离地插入， 以能够分别接收第一输入端光纤及第二输入端光纤射出且由所述反射面反射传送的光，并进行传送；所述光干涉部设置有双金属元件，所述双金属元件在所述第一输入端光纤与所述第二输入端光纤之间沿朝着所述反射面的方向延长，终端部分可以沿着与所述第一输入端光纤及所述第二输入端光纤交叉的方向在所述外壳内移动。
7.如权利要求6所述的光纤温度传感器，其特征在于，所述光干涉部由如下结构形成， 热膨胀系数互不相同的第一金属板及第二金属板相互结合的所述双金属元件的一端与所述外壳固定结合，朝向所述反射面延长的另一端上形成有干涉片，所述干涉片形成为其宽度从双金属元件朝向所述反射面的方向越来越扩大；在所述第一金属板及所述第二金属板在直线上相互并列地排列的温度下，所述干涉片形成为可以对所述第一输入端光纤及第二输入端光纤射出的光束进行部分干涉。
8.如权利要求7所述的光纤温度传感器，其特征在于，包括 光源；光分路器，其接收所述光源射出的光，并分路至所述第一输入端光纤及第二输入端光纤进行传送；第一光检测器及第二光检测器，其对通过所述第一输出端光纤及第二输出端光纤传送的光进行检测；温度计算部，其根据所述第一光检测器及第二光检测器传送的光量所对应输出的信号，计算出所述外壳的设置环境的温度。
9.如权利要求4所述的光纤温度传感器，其特征在于， 所述光干涉部包括双金属元件，其一端被支撑地设置于所述外壳上且另一端移动； 反射板，其与所述双金属元件的另一端结合，反射所述光传送部射出的光，根据所述双金属元件随温度变化所进行的移动，使向所述光传送部反射的光量可以变化；光检测器，其对所述反射板反射并通过所述光传送部的光纤逆向传送的光进行检测； 温度计算部，根据所述光检测器所输出的信号来计算温度。
10.如权利要求9所述的光纤温度传感器，其特征在于， 所述光传送部包括第一光纤及第二光纤，其与所述反射板对置地相互隔离设置；第一循环器及第二循环器，其设置于所述第一光纤及第二光纤上，将光源传送的光传送给朝向所述外壳扩展的第一路径，并将从所述外壳反射的光传送给第二路径；光分路器，其接收所述光源射出的光并分路至所述第一循环器及第二循环器传送；第一光检测器及第二光检测器，其检测通过所述第二路径传送的光，并向所述温度计算部进行输出。
11.光纤温度传感器，其特征在于，包括双金属元件，其一端被支撑地设置在相对于基座部分突出的第一支撑部上，其另一端移动；输入端光传送部，其通过终端部分与所述双金属元件相结合的光纤来射出所传送的光，以能够与所述双金属元件相联动并弯曲；输出端光传送部，其与所述输入端光传送部对置地设置于所述外壳中，通过与随着温度变化的所述双金属元件的移动相对应，并与向所述输入端光传送部传送的光束的光轨道变更相对应，其通过光纤所接收的光量可以变化。
12.如权利要求11所述的光纤温度传感器，其特征在于，所述输入端光传送部包括终端部分与所述双金属元件相互联动地结合的第一输入端光纤；所述输出端光传送部包括第一输出端光纤及第二输出端光纤，所述第一输出端光纤及第二输出端光纤的一端与所述第一输入端光纤对置地被支撑设置于所述外壳上，以能够在所述双金属元件维持直线状态时，对所述第一输入端光纤射出的光分别分割接收并进行传送；所述双金属元件设置为可以在第一输出端光纤与第二输出端光纤之间的所述外壳中移动。
13.如权利要求12所述的光纤温度传感器，其特征在于，所述第一输入端光纤仅与由第一金属板及第二金属板构成的所述双金属元件的任一金属板相连接。
14.如权利要求13所述的光纤温度传感器，其特征在于，包括光源，其向所述第一输入端光纤传送光；第一光检测器及第二光检测器，其对通过所述第一输出端光纤及第二输出端光纤传送的光进行检测；温度计算部，其根据所述第一光检测器及第二光检测器传送的光量所对应输出的信号，计算出所述外壳的设置环境的温度。
全文摘要
本发明涉及光纤温度传感器。其由下述部件构成外壳、设置于外壳中并将通过光纤传送的光向外壳的内部空间内发射的光传送部、可移动地设置于外壳中并使传送的光量可变的双金属元件。所提供的光纤温度传感器，其根据双金属元件随温度变化而出现的弯曲，可以改变由光纤传送的光被遮盖的光量或者传送的光反射后接收的光量，从而能够测定温度，其结构简单，设置受空间的制约小。
文档编号G01K11/12GK102483360SQ201080037764
公开日2012年5月30日 申请日期2010年6月14日 优先权日2009年8月26日
发明者金永洙 申请人:奥特光电股份有限公司