一种基于光纤传输的喷口电弧温度非接触测量系统

摘要

一种基于光纤传输的喷口电弧温度非接触测量系统，包括光学采集处理系统、光电转化系统、数据处理单元。本发明利用光纤传感技术结合光学信号处理器件调制、检测光纤中传输的光波特征参量，实现对温度物理量的动态测量，具有光束质量优、抗干扰能力强、结构紧凑集成、测量精度高、对电弧场无扰动、安全可靠、动态响应速度快等优点，克服了喷口内光信号采样难的问题；利用可调光衰减器实现光信号动态饱和的实时控制和动态增益平衡的调节；波分复用器将不同特征波长的单色光束分开，集成度高；将红外辐射测温法和可见光谱测温法结合，采用数字处理单元通过相对谱线强度法运算得到电弧温度，扩大动态测量范围和提高测量的动态响应速度。

主权项

一种基于光纤传输的喷口电弧温度非接触测量系统，其特征在于：包括光学采集处理系统、光电转化系统、数据处理单元；光学采集处理系统包括光纤探测阵列、可调光衰减器、光功分器、波分复用器；光电转化系统包括多通道光电探测器和信号调理电路；光纤探测阵列接收外部喷口电弧放电发出的光信号，经可调光衰减器动态衰减后送至光功分器；光功分器将衰减后的光纤探测阵列中的每路光纤采集的光信号动态分为等性的两路子信号，上述两路子信号再经波分复用器后，分成两路特征波长为λ₁、λ₂的单色可见光以及特征波长为λ₃、λ₄的单色红外光，并送至多通道光电探测器；多通道光电探测器将输入进来的光信号转换为电信号后送至信号调理电路进行去噪处理、幅值变化处理后，送至数据处理单元；数据处理单元通过阿贝尔变换，将同一电弧轴向截面不同径向位置的电弧辐射光强线值对应的电信号转换为径向光强的点位值对应的电信号，再通过双波长光谱相对强度法，计算获得电弧等离子体各位置温度；所述的光纤探测阵列包括由N个光纤探头组成的二维光纤阵、石英玻璃(8)和橡胶密封圈(9)，每个光纤探头前端位于同一平面上；所述的每个光纤探头包括自聚焦透镜(1)、光纤保护套(2)、光纤芯(3)、光纤连接套(4)和密封胶(5)；所述的光纤保护套(2)和光纤连接套(4)由绝缘材料制成，光纤保护套(2)通过密封胶(5)套接在光纤芯(3)外部，光纤连接套(4)的外表面刻有螺纹；光纤连接套(4)通过光纤探头嵌套装置(6)与喷口壁面(7)连接；光纤探头嵌套装置(6)为中空结构，外部刻有螺纹，分别与喷口壁面(7)、光纤连接套(4)的内螺纹嵌套；每个光纤探头前放置有石英玻璃(8)，石英玻璃(8)通过橡胶密封圈(9)与喷口壁面(7)嵌套；N为大于1的正整数。