一種基于形狀記憶合金的光纖溫度報警閾值執行器的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種基于形狀記憶合金的光纖溫度報警閾值執行器，該執行器內對稱設置有兩根金屬臂，金屬臂中間凸起形成夾角，金屬臂的兩端分別連接有對稱分布的兩個支持彈簧，兩彈簧在金屬臂凸起的上端固定連接；執行器外設置有金屬外殼，金屬外殼底部設置有多個小孔；傳光光纖設置于金屬臂下，并穿過執行器外的金屬外殼，傳光光纖與金屬臂的末端處經固定件固定。該執行器在易燃、易爆、電磁干擾和野外雷擊等惡劣環境下均能應用；集傳感與執行功能于一體，且具有準分布光纖溫度監測報警的功能。
【專利說明】一種基于形狀記憶合金的光纖溫度報警閾值執行器
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種基于形狀記憶合金的光纖溫度報警閾值執行器，屬于光纖溫度傳感監測【技術領域】。
【背景技術】
[0002]溫度是一個非常重要的物理量，因為它直接影響燃燒、爆炸、化學反應、發酵、烘烤、煅燒、蒸餾、濃度、擠壓成形、結晶以及空氣流動等物理和化學過程。溫度控制失誤就可能引起人們社會生產、社會生活安全及產品產量等一系列問題。如在工業生產過程中，很多時候都需要對溫度進行嚴格的監控，以使得生產能夠順利的進行，產品的質量才能夠得到充分的保證；在隧道、油田、大型購物中心，更需要對溫度變化嚴格監控，以避免火災、爆炸事故的發生，以保障人們的社會活動安全。因此，對溫度的實時在線監測及報警是一種應用廣泛的安全監控及防范技術，對人類社會生產、活動具有重要的保障作用。
[0003]目前，溫度測量的方法多種多樣，但對特殊的應用場合及特殊的應用要求，需要基于不同的測溫遠離，開發不同的溫度監測技術，即需要結合被測對象的要求研究具體的溫度測量方法。其中對在電磁/射頻環境、易燃易爆、易腐蝕及野外惡劣環境中溫度的實時監測及實時閾值報警就具有代表性的研究意義，傳統的傳感技術及測溫方法(如熱電偶、熱電阻等)難以滿足多種特殊的應用要求，光纖溫度傳感監測技術應運而生，利用光纖的防爆特性，適合于易燃、易爆等危險物品的溫度監測；利用光纖對電絕緣，適合于高電壓場合溫度檢測；利用光纖無電磁感應性，適合于強電磁場干擾環境下的溫度檢測，利用光纖的化學穩定性，適合于環保、醫藥、食品工業領域的溫度檢測；利用光纖的時域變換性，適合于多點分布溫度測量。
[0004]綜上分析，溫度監測報警是一門結合具體應用領域不斷發展的技術，其中光纖溫度監測報警技術的開發及應用能夠滿足多種特殊應用環境的要求，結合具體特殊的應用領域，開發創新型光纖溫度監測報警傳感器及執行器是該領域的關鍵核心技術，是溫度監測安防【技術領域】的迫切需求。
【發明內容】
[0005]本實用新型的目的在于針對現有傳統溫度監測技術(如熱電偶、熱電阻、熱敏電阻)難以滿足電磁/射頻環境、易燃易爆、易腐蝕及野外惡劣環境中溫度的實時監測及實時閾值報警的技術不足，結合光纖溫度監測報警的技術優勢，基于N1-T1-Cu合金的形狀記憶效應(即其溫度特性)，提供一種用于光纖溫度報警系統的溫度閾值執行器，可廣泛地應用于諸如礦山、油田、化工行業、機場、高速公路、智能大廈、等大型重要設施中分布式或準分布式溫度監測與報警。
[0006]本實用新型是這樣實現上述目的的:
[0007]—種基于形狀記憶合金的光纖溫度報警閾值執行器，該執行器內設置對稱設
[0008]置有兩根金屬臂，金屬臂中間凸起形成夾角，金屬臂的兩端分別連接有對稱分布的兩個支持彈簧，兩彈簧在金屬臂凸起的上端固定連接；執行器外設置有金屬外殼，金屬外殼底部設置有多個小孔；傳光光纖設置于金屬臂下，并穿過執行器外的金屬外殼，傳光光纖與金屬臂的末端處經固定件固定。
[0009]所述的傳光光纖設置于金屬臂下，并穿過執行器外的金屬外殼，傳光光纖與金屬臂的末端處經固定結構固定。所述的傳光光纖下還設置有形狀記憶合金(形狀記憶合金為N1-T1-Cu形狀記憶合金，為驅動元件，是執行器的核心部分)，N1-T1-Cu形狀記憶合金由支撐結構固定，用于防止傳光光纖在其他干擾(如重力、振動等)的作用下發生彎曲。傳光光纖固定在執行器中，處于臨界彎曲狀態(彎曲損耗系數很小)。
[0010]當外界溫度低于報警閾值溫度時，記憶合金保持低溫相形狀或收縮很小，如圖1所示；當溫度升高時，記憶合金向高溫相轉變，收縮使光纖彎曲，執行器處于如圖2所示狀態。從而使執行器內傳光光纖彎曲，通過光時閾反射技術可在線監測光纖損耗系數的變化。如果溫度增大超過判定值(閾值溫度)時，則監測光纖的損耗系數也會增大并超過相應的判定閾值，從而實現溫度閾值報警。當監測溫度降低時，記憶合金伸長，又恢復到其初始低溫相狀態，即通過形狀記憶合金的對溫度的形狀記憶效應，驅動執行彈簧，使光纖彎曲，實現光纖溫度閾值報警。
[0011]本實用新型的有點在于:
[0012]1、利用光纖的特點，該執行器在易燃、易爆、電磁干擾和野外雷擊等惡劣環境下均能應用；
[0013]2、執行器集成了功能材料N1-T1-Cu形狀記憶合金對溫度敏感的形狀記憶效應，即具有敏感溫度變化的傳光型光纖溫度傳感器的功能，也具有敏感溫度變化的執行器功能，即集傳感與執行功能于一體；
[0014]3、該閾值執行器可以按實際應用需求沿光纖裝配于需重點監測的地段，具有準分布光纖溫度監測報警的功能。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1為執行器未報警時的低溫相狀態。
[0016]圖2為執行器報警時的高溫相狀態。
[0017]圖3 N1-T1-Cu形狀記憶合金。
[0018]圖4 N1-T1-Cu形狀記憶合金對溫度敏感的形狀記憶效應。其中As為奧氏體轉變開始溫度；Af為奧氏體轉變終了溫度；MS為馬氏體轉變開始溫度；Mf為馬氏體轉變終了溫度。
[0019]圖5基于光時閾反射技術的準分布光纖溫度監測報警。
【具體實施方式】
[0020]實施例1
[0021]一種基于形狀記憶合金的光纖溫度報警閾值執行器，其特征在于:該執行器
[0022]I內設置對稱設置有兩根金屬臂2，金屬臂2中間凸起形成夾角，金屬臂2的兩端分別連接有對稱分布的兩個支持彈簧3，兩彈簧在金屬臂2凸起的上端固定連接；執行器I外設置有金屬外殼4,金屬外殼4底部設置有多個小孔5 ;傳光光纖6設置于金屬臂2下,并穿過執行器I外的金屬外殼4，傳光光纖6與金屬臂2的末端處經固定件9固定。[0023]所述的傳光光纖6下設置有形狀記憶合金7，形狀記憶合金7由支撐結構8固定。
[0024]如圖2所示中，執行驅動元件一N1-T1-Cu形狀記憶合金對溫度敏感,具有低溫相(馬氏體態)和高溫相(奧氏體態)兩種相互轉變的狀態，具有形狀記憶效應，能夠對溫度敏感而伸縮，當監測環境溫度處于正常狀態或較低時，記憶合金保持低溫相馬氏體態，溫度升高時，向高溫相奧氏體態轉變，即在回復力的作用下收縮收縮使光纖彎曲，從而使光纖的彎曲損耗系數逐漸增大，超過閾值時即發生溫度報警。
[0025]參見圖3，所述溫度報警或準分布式溫度報警可以通過光時閾反射技術實現，圖3為基于光時閾反射技術的光纖溫度閾值報警系統，能夠實時檢測裝配溫度閾值執行器處光纖的反射光強，從而實時監測該段光纖損耗系數的變化，當溫度閾值執行器周圍環境溫度發生變化時，形狀記憶合金在回復力的作用下伸縮，從而引起光纖損耗系數的變化，即通過光纖損耗系數監測溫度的變化，當光纖的損耗系數也會增大超過相應的判定閾值，即實時實現溫度閾值報警。
【權利要求】
1.一種基于形狀記憶合金的光纖溫度報警閾值執行器，其特征在于:該執行器(I)內對稱設置有兩根金屬臂(2)，金屬臂(2)中間凸起形成夾角，金屬臂(2)的兩端分別連接有對稱分布的兩個支持彈簧(3)，兩彈簧在金屬臂(2)凸起的上端固定連接；執行器(I)外設置有金屬外殼(4),金屬外殼(4)底部設置有多個小孔(5);傳光光纖(6)設置于金屬臂(2)下，并穿過執行器(I)外的金屬外殼(4)，傳光光纖(6)與金屬臂(2)的末端處經固定件(9)固定。
2.根據權利要求1所述的基于形狀記憶合金的光纖溫度報警閾值執行器，其特征在于:傳光光纖(6)下設置有形狀記憶合金(7)，形狀記憶合金(7)由支撐結構(8)固定。
3.根據權利要求2所述的基于形狀記憶合金的光纖溫度報警閾值執行器，其特征在于:所述的形狀記憶合金(7)為N1-T1-Cu合金。
【文檔編號】G01K11/32GK203811295SQ201420259490
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年5月21日 優先權日:2014年5月21日
【發明者】魏康林 申請人:三峽大學