光纤温度传感器

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光纤温度传感器ppt

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基于瑞利散射的分布式温度传感器系统结构比较简单,所 需元器件少,但是温度的变化会引起光纤波导物理特性的 变化,使瑞利散射光强随温度变化而波动,所以无法精确测 量温度.
布里渊散射
采用布里渊测温具有很大优势,但 是这种方法对激光器的稳定性要求 很高,而且布里渊散射对应力也十 分敏感,这对单独测温系统是不利 的。
热辐射型光纤温度传感器
蓝宝石光纤温度传感器是一种特殊的光纤高温传感 器,它采用蓝宝石单晶光纤作为温度传感头,通过 直接测量光纤黑体本身的热辐射来探测所处环境的 温度。蓝宝石单晶由于具有极好的高温物理化学性 能,熔点最高可达2045℃,是一种优良的红外耐高温 光学材料,非常适用于高温下光纤测温应用,现在已在 辐射性光纤温度传感器光纤传感头上得到应用。
一 光纤温度传感器的光学原理及其 分类
瑞利散射 喇曼散射 布里渊散射
瑞利散射测温的局限
由于液芯的使用,使得此方案存在很大争议:液体存在 冰点和沸点,因而温度测量范围受到了很大限制,光纤的不 纯或者有微粒,将增加光纤的散射面或者光纤局部损耗,从 而使得信号不准确,给出错误的温度信息.另外液芯光纤的 使用也不方便.这种方案是分布式温度传感方案的基础,但 其只能在试验室内工作良好,能达到在几百米长的光纤上 实现3℃的测温,温度的空间分辨率达到5m.
这种传感器的测量距离远,而且探头的体积小,灵敏度高,工作可 靠.测量范围在0-300℃内保证较高的测量精度.
光纤荧光温度传感器
当物体受到光或放射线照射时,其原子便处于受激状 态.当原子回复至初始状态是随机发出荧光,且荧光的 强度和 辐射光的能量成正比,根据荧光的强度可以检 测温度.而激励撤销后,荧光余晖的持续性取决于荧光 物质特性,环境温度等因素,这种受激发荧光通常是按 指数方式衰减的,我们称衰减的时间常数为荧光寿命 或荧光余晖时间.我们发现,在不同的环境温度下,荧光 余晖衰减也不同.因此也通过测量荧光余晖的寿命的 长短,来检测当时的环境温度.

光纤温度传感器

光纤温度传感器

光纤温度传感器一、引言光纤温度传感器是一种利用光纤作为传感元件的温度检测设备。

光纤温度传感器的工作原理是基于光纤敏感元件对温度变化的响应,通过测量光纤中的光信号参数来实现对温度的监测和测量。

光纤温度传感器具有结构简单、抗干扰能力强、长距离传输等特点,在工业、科研等领域得到了广泛应用。

二、工作原理光纤温度传感器的工作原理主要基于光纤的热光效应和光纤长度的温度特性。

当光纤受到温度变化时,光纤的折射率会发生变化,从而引起光纤中光信号参数的变化。

利用这种变化,通过检测光信号的特定参数,可以实现对温度的监测和测量。

三、应用领域光纤温度传感器在温度监测领域有着广泛的应用。

其应用领域包括但不限于:1.工业领域:光纤温度传感器可用于工业生产中对温度的监测和控制,如对炉温、熔炼温度等进行实时监测。

2.科研领域:在科研实验中,光纤温度传感器可以准确地监测实验环境中的温度变化,为科学研究提供数据支持。

3.环境监测:光纤温度传感器也可以用于环境温度监测,如对水体温度、土壤温度等的监测。

四、发展趋势随着科学技术的不断发展,光纤温度传感器在精度、便携性、应用范围等方面都将不断提升。

未来,光纤温度传感器有望在医疗、航天等领域得到更广泛的应用,为各行各业提供更为精准和高效的温度监测解决方案。

五、结论光纤温度传感器作为一种新型的温度检测设备,具有结构简单、抗干扰性强等优点,为工业、科研、环境监测等领域提供了实时、准确的温度监测方案。

未来随着技术的不断创新,光纤温度传感器的应用范围将进一步扩大,为人类社会的发展进步带来更多便利和可靠性。

光纤温度传感器综述_图文.

光纤温度传感器综述_图文.

然 . . . . . . . . . . . . . , . . 。

光通信技才 ~ 9. 6 年第期液晶旋转角加倍通过偏振器返回的光功 : A 率将是温度的函数。

器瀚乞光纤偏振温度传感器的优点与电磁场的相互作用小 0 . : 尺寸小 , , 灵敏度高 ( 变化。

器衰减器 ; 。

6 ℃时输出改变 1 0 0 % , 但是由于温度超 , 过某临界值后旋光空间周期变为零 , 。

因此光电涪增管管功率监测这种温度传感器的测量范围较窄 , 8 0 ℃之间分辨率为 2 ℃ 1 8 一在 1 H . 千涉型光纤温度传感器 8 干涉型光纤温度传感器 ( 图 , 与外差干光子计器数图 9 计算机涉光纤温度传感器的共同之处在于都是通过检测相位的变化来测得温度二者的不同之处在于千涉型光纤温度传感器中干涉仪的信号臂和参考臂由单模光纤组成 , 分布式光纤温度传感器测温框图 , 仅与散射区的温度有关在经鉴别器去掉千扰、通过双光栅单色仪 , , 参考臂置于把接收到的这两种散射光送入光电倍增管噪声恒温器中 , 它在测温过程中光程始终保持不 , 由光子计数器变化 , 而信号臂在温度作用下。

一长度与折射率 , 送入计算机处理分布。

, 这样就能测出光纤的温度 9 的优点 : 会发生变化1 ℃在代米长的光纤上 , 。

温度每变则有 1 7 根条纹移动通过条纹计数就测 , 分布式光纤温度传感器 ( 图测温范围广」 . 可以获得温度 1 . , 对一20 ℃一 5 3 。

0℃的温度都可分布式光纤温度传感器 , 空间分辨率高 (见I 国1 0 光通过光纤时光子和光纤芯子中的声 , 利用热双金属片构成的光纤温度传子会产生非弹性碰撞子与声子作用过程中入射光波长一发生喇曼散射。

在光称为感器 , 如果散射光波长大于这种光纤温度传感器系统的一次传感原件为热双金属片表明 , 。

, 称斯托克斯效应。

反之 , 对其敏感特性的理论分析 , 反斯托克斯效应件下 , 这两个过程的散射截面均在给定波数条在一定温度范围内。

光纤温度传感器设计

光纤温度传感器设计

光纤温度传感器设计光纤温度传感器是一种基于光纤技术的温度测量装置,能够实时监测目标物体的温度变化并输出相应的信号。

它具有高精度、抗电磁干扰、可远程测量等优势,被广泛应用于工业、医疗、环境监测等领域。

本文将重点介绍光纤温度传感器的设计原理与实施步骤。

设计光纤温度传感器的关键步骤如下:1.选择合适的光纤:应选用具有高灵敏度、低损耗的单模光纤。

常用的光纤材料包括石英、硅光纤等。

2.光纤外皮材料的选择:光纤外皮需要具有良好的热传导性能,以提高温度传感器的响应速度。

可以选择具有高热导率的金属或陶瓷来包覆光纤。

3.安装光纤传感器:将光纤固定在需要测量温度的目标物体上。

可以使用夹具、粘合剂或螺纹等方式固定光纤。

4.光纤光束的传输:需要设计一个适当的光路来保证光纤入射光的稳定传输。

可以使用透镜、光栅等光学元件来调节光束的角度和强度。

5.光纤光束的检测:通过检测透射光的功率变化来计算温度值。

可以使用光电二极管、光敏电阻等光学传感器来实现光功率的测量。

6.温度计算与输出:根据光功率的变化和预先设置的标定曲线,可以通过计算得到目标物体的温度值。

然后通过模拟信号输出或数字信号输出等方式将温度值传送到接收端。

需要注意的是,光纤温度传感器在设计过程中还要考虑防水、防污染等因素。

可采用光纤密封技术和表面涂层等方法来增加传感器的耐久性和稳定性。

总之,光纤温度传感器的设计是一个复杂而精细的过程,需要综合考虑光学、电子、材料等多个方面的知识。

通过合理选择光纤材料、设计适当的光路和检测方法,能够实现高精度、抗干扰的温度测量。

这将有助于提高工业生产过程的自动化水平、改善环境监测能力以及提升医疗设备的精准度。

点式光纤温度传感器

点式光纤温度传感器

点式光纤温度传感器什么是点式光纤温度传感器?点式光纤温度传感器是一种可以实时测量温度的光学传感器。

其特点在于可以以非常高的精度和灵敏度来测量温度,而且能够在高温或极寒的环境中正常工作,因此被广泛应用于各种温度监测领域。

点式光纤温度传感器通常由两部分组成,一部分是光纤感温探头,用于测量温度;另一部分是光纤测量仪,用于处理传感器数据并输出结果。

点式光纤温度传感器的工作原理点式光纤温度传感器基于光纤的热敏效应工作。

当光纤绕在感温探头的表面或内部时,温度的变化会影响光纤本身的折射率,会引起光的相位变化或反射率的变化,传感器可以通过测量这些变化,来计算出温度的变化情况。

点式光纤温度传感器的感温探头通常使用了一些具有热敏特性材料来增强感性,如碳化硅,氧化锆等。

这些材料具有非常高的热敏灵敏度和稳定性,使得温度测量的精度大大提高。

点式光纤温度传感器的应用点式光纤温度传感器可以广泛应用于各种温度监测领域,如:1. 火力发电在火力发电站中,点式光纤温度传感器可以被用来监测锅炉管道和燃气管道等部件的温度变化,以及监测蒸汽和冷却水的温度。

2. 化工工业在化工工业中,点式光纤温度传感器可以被用来监测反应釜、输送管道和储罐等设备的温度变化。

3. 食品安全在食品加工和运输过程中,点式光纤温度传感器可以被用来监测食品的温度变化,以确保食品质量的安全。

4. 医疗保健在医疗保健领域中,点式光纤温度传感器可以被用来监测体温、手术设备和药品的温度变化,以确保医疗过程的安全、有效和高效。

总结点式光纤温度传感器是一种可靠、高效、精准的温度传感器,具有广泛的应用前景。

它应用光学技术和热敏效应原理,对各种温度监测领域提供了高精度、灵敏度的解决方案,其性能和可靠性也得到了实践的证明。

详细剖析光纤温度传感器的工作原理和应用场景

详细剖析光纤温度传感器的工作原理和应用场景

详细剖析光纤温度传感器的工作原理和应用场景光纤温度传感器是一种使用光原理的温度测量传感器。

它通过测量光纤内部的温度变化来确定环境温度。

光纤温度传感器通常由光源、光纤、光纤传感器和光电转换器等部分组成。

光纤温度传感器的工作原理如下:光源将光通过光纤传送到传感器中,传感器将光解析成电信号,然后通过光电转换器将电信号转换成温度值。

光纤传感器中的核心部分是镜面反射衍射光栅,当光纤的温度发生变化时,光纤的长度会发生微小改变,这样就会引起反射光的波长移动,通过测量这个波长移动,就可以确定光纤的温度。

光纤温度传感器具有很多优点,因此在许多应用领域得到广泛应用。

首先,光纤温度传感器具有高精度和高灵敏度,能够实现对温度变化的精确测量。

其次,光纤温度传感器具有快速响应的特点,能够实时监测温度变化。

此外,光纤温度传感器结构简单、体积小,易于安装和集成,方便在各种环境中使用。

光纤温度传感器的应用场景非常丰富。

其中之一是工业领域的温度监测和控制。

在工业过程中,温度是一个重要的参数,对于生产过程的控制和优化非常关键。

光纤温度传感器可以与工业控制系统集成,实时监测和控制温度,帮助提高生产效率和产品质量。

另一个应用场景是能源系统。

光纤温度传感器可以用于监测变压器、电机、发电机等设备的温度,及时发现异常情况并采取相应的措施,以提高设备的可靠性和安全性。

此外,光纤温度传感器还可以用于监测火灾和预防火灾的发生,通过实时监测温度变化来发现潜在的危险,提高火灾的预警和应急处理能力。

此外,光纤温度传感器还可以应用于环境监测和生物医学领域。

在环境监测中,光纤温度传感器可以用于监测地下水温度、大气温度等,帮助了解和预测自然环境的变化。

在生物医学领域,光纤温度传感器可以用于监测人体体温、组织温度等,为医学研究和治疗提供数据支持。

总而言之,光纤温度传感器通过测量光纤内部的温度变化来确定环境温度,具有高精度、高灵敏度、快速响应的特点,适用于工业、能源、环境监测和生物医学等领域。

光纤温度传感器 (2)知识讲解

光纤温度传感器 (2)知识讲解

4.3半导体吸收型光纤温度传感器
半导体吸收型光纤温度传感器是利用半导体材料的吸收
光谱随温度变化而变化的特性实现的。 光通过半导体材料时,
材料会吸收一部分光子能量, 当光子能量超过半导体禁带宽
度能量Eg( T ) 时, 传输光的波长发生变化, 由于禁带宽度随
温度的变化而变化, 因此半导体材料吸收的波长会随温度而
光探头是由半导体材料GaAs 制作, 其厚度 约100 M,两边抛光, 镀增透膜, 探头与光纤芯 的连接如图所示。
传感头结构图 此传感器其温度测量范围在- 10~120 ℃ , 精确度可达1 ℃ , 响应时间22 s, 特别适合超长距离和恶劣环境下的应用。
基于半导体GaAs 对近红外光的吸收波峰值随温度 升高向长波长移动从而引起透射率随温度变化而变化这 一特性设计了一种单光路的半导体吸收式光纤温度传感 器。测温系统原理图如图所示:
和传输型两种。 功能型光纤温度传感器是利用光纤的各种特性( 相位、偏
振、强度等) 随温度变换的特点, 进行温度测定。 这类传感器尽管具有
传!、 感!合一的特点, 但也增加了增敏和去敏的困难。 传输型光纤温度
传感器的光纤只是起到光信号传输的作用, 以避开测温区域复杂的环境。
对待测对象的调制功能是靠其他物理性质的敏感元件来实现的。 这类传
光纤传感器的优点1灵敏度高2几何形状具有多方面适应性可以制成任意形状的光纤传感器3可以制造传感各种不同物理信息如声磁温度旋度等的器件4可以用于高压电气噪声高温腐蚀或其他恶劣环境5而且具有与光纤遥测技术的内在相容性6测量速度快光的传播速度最快且能传送二维信息因此可用于高速测量
4.1光纤温度传感器的原理
敏感测头结构
采用经研磨并抛光厚度达200 m, 面积约2mm ? 2 mm 的GaAs 片, 将其垂直置于直径为2。 49mm 的陶瓷套管中 。 将GaAs 片粘在一边的陶瓷插芯端面, 将光纤对准并固定。 实验证明: 该单光路光纤温度传感器的测量精度可达到% 1 ℃ , 响应时间在20 s 之内, 有良好的长期稳定性、重复性; 在 20~ 70℃ 具有良好的线性, 在这个范围内对某些环境下( 如 石油工业、电力工业) 可得到广泛应用。 根据传感头内的各部 分材料特性, 以及光纤的热稳定性, 这种传感器可在- l0~ 300 ℃内正常工作。 上面2 种传感器后者比前者在响应时间及适用温度范围方面均

光纤温度传感特性测试及分析

光纤温度传感特性测试及分析

光纤温度传感特性测试及分析随着科技不断发展,人们对物理环境的监测与控制的需求逐渐增加。

其中,温度是最为常见的物理参数之一。

光纤温度传感技术实现了高分辨率、快速响应和远距离传输等特性,为物理参数监测与控制提供了全新的解决方案。

本文将对光纤温度传感器的特性及测试方法进行探讨。

一、光纤温度传感器的工作原理光纤传感器的基本原理是光纤内部的传输特性随外界物理参数的变化而发生改变,从而使光束的特性产生变化,由此实现物理参数的监测。

光纤温度传感器的工作原理是通过将测量点处的光纤暴露在待测物中,借助光纤内部介质折射率与温度的变化关系,实现对温度的监测。

目前,光纤温度传感器最为常见的结构是光纤布拉格反射型传感器(FBG)。

FBG传感器使用光纤布拉格光栅作为光纤内部的温度响应元件,通过光栅和光纤的联合作用,测量出光在布拉格光栅上的反射波长的变化,从而实现对温度的监测。

二、光纤温度传感器的特性1. 高分辨率光纤布拉格反射型传感器具有高分辨率的特点,可以进行微小温度变化的探测。

由于FBG传感器是一种光学传感器,其分辨率主要取决于波长的变化量,当波长变化很小时,就可以获得较高的分辨率。

2. 快速响应光纤温度传感器具有快速响应的特点,可以在几毫秒内对温度变化进行响应。

相比传统的温度传感器,光纤温度传感器响应时间更短,监测效率更高。

3. 远距离传输光纤温度传感器可以实现远距离传输,可以在无需设立防爆措施的情况下,进行远程监测和控制。

这一特点在高温、高压、危险环境下的温度监测中尤为重要。

三、光纤温度传感器的测试方法光纤温度传感器测试方法可以分为点测法和连续测法两种。

1. 点测法点测法是指在被测温度区域内,安装一个FBG传感器以测量该区域一个固定点的温度。

点测法的优点是简单易用,适用于温度相对稳定的监测场合。

其缺点是不能全面反映物理环境变化的整体情况。

2. 连续测法连续测法是指在被测温度区域内,安装多个FBG传感器以实现对整个温度变化的监测。

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光纤温度传感器电子092班张洪亮2009131041光纤温度传感器摘要本文从光纤和光纤传感器以及光纤温度传感器的发展历程开始详细分析国内外主要光纤温度测温方法的原理及特点,比较了不同方法的温度测量范围和性能指标以及各自的优缺点。

通过研究发现了当前的光纤温度传感器的种类和特点,详细介绍了光纤温度传感器的原理,种类和各自的特点和优缺点。

可以根据这些传感器各自特点将各种传感器应用到不同的领域,本文也简要分析了各种光纤温度传感器的运用范围和领域。

本文还通过图文并茂的方式比较详细地分析了介绍了空调器的基本结构,工作电气原理和基本的热力学过程。

本文对毕业设计主要内容和拟采用的研究方案也做出了详细地介绍分析。

关键词:光纤传感器,光纤温度传感器,运用领域,空调器,空调器原理1 引言:光纤温度传感器是一种新型的温度传感器.它具有抗电磁干扰、耐高压、耐腐蚀、防爆防燃、体积小、重量轻等优点,其中几种主要的光纤温度传感器:分布式光纤温度传感器、光纤光栅温度传感器、干涉型光纤温度传感器、光纤荧光温度传感器和基于弯曲损耗的光纤温度传感器更有着自己独特的优点。

与传统的传感器相比具有一下优点:灵敏度高;是无源器件,对被测对象不产生影响;光纤耐高压,耐腐蚀,在易燃、易爆环境下安全可靠;频带宽,动态范围大;几何形状具有多方面的适应性;可以与光纤遥测技术相配合,实现远距离测量和控制;体积小,重量轻等。

它将在航空航天、远程控制、化学、生物化学、医疗、安全保险、电力工业等特殊环境下测温有着广阔的应用前景。

在本论文中将详细分析当前光纤温度传感器的主要种类和各自的原理,特点和应用范围。

70 年代中期,人们开始意识到光纤不仅具有传光特性,且其本身就可以构成一种新的直接交换信息的基础,无需任何中间级就能把待测的量与光纤内的导光联系起来。

1977 年,美国海军研究所开始执行光纤传感器系统计划,这被认为是光纤传感器问世的日子。

从这以后,光纤传感器在全世界的许多实验室里出现。

从70 年代中期到 80 年代中期近十年的时间,光纤传感器己达近百种,它在国防军事部门、科研部门以及制造工业、能源工业、医学、化学和日常消费部门都得到实际应用。

从目前的情况看,己有一些形成产品投入市场,但大量的是处在实验室研究阶段。

光纤传感器与传统的传感器相比具有一下优点:灵敏度高; 是无源器件,对被测对象不产生影响;光纤耐高压,耐腐蚀,在易燃、易爆环境下安全可靠;频带宽,动态范围大;几何形状具有多方面的适应性;可以与光纤遥测技术相配合,实现远距离测量和控制;体积小,重量轻等。

目前,世界各国都对光纤传感器展开了广泛,深入的研究,几个研究工作开展早的国家情况如下:美国对光纤传感器研究共有六个方面:这些项目分别是: 光纤传感系统;现代数字光纤控制系统;光纤陀螺;核辐射监控;飞机发动机监控; 民用研究计划。

以上计划仅在 1983 年就投资 12-14 亿美元。

美国从事光纤传感器研究的有美国海军研究所、美国宇航局、西屋电器公司、斯坦福大学等 28 个主要单位。

美国光纤传感器开始研制最早,投资最大,己有许多成果申请了专利。

英国政府特别是贸易工业部十分重视光纤传感器技术,早在 1982 年有该部为首成立了英国光纤传感器合作协会,到 1985 年为止,共有 26 个成员,其中包括中央电器研究所、Delta 控制公司、帝国化学工业公司、英国煤气公司、Taylor 仪器公司、标准电信研究所及几所主要大学。

德国的光纤陀螺的研究规模和水平仅次与美国居世界第二位,西门子公司在 1980 年就制成了高压光纤电流互感器的实验样机。

日本制定了 1979-1986 年“光应用计划控制系统”的七年规划,投资达 70 亿美金。

有松下、三菱、东京大学等 24 家著名的公司和大学从事光纤传感器研究。

从 1980 年 7 月到 1983 年 6 月,申请光纤传感器的专利 464 件,涉及 11 个领域。

主要应用于大型工厂,以解决强电磁千扰和易燃、易爆等恶劣环境中信息测量、传输和生产全过程的控制问题。

我国光纤传感器的研究工作于 80 年代初开始,在“七五”规划中提出 15 项光纤传感器项目,其中有光纤放射线探测仪、光纤温度传感器及温度测量系统、光纤陀螺、光纤磁场传感器、光纤电流、电压传感器、医用光纤传感器、分析用传感器、集成光学传感器等。

预计“七五”期间的研制成果可达到美、日等国 80 年代初、中期水平。

半导体吸收型光纤温度传感器基本上是 80 年代兴起的,其中以日本的研究最为广泛。

在 1981 年,Kazuo Kyuma 等四人在日本三菱电机中心实验室,首次研制成功采用 GaA、和 Care 半导体材料的吸收型光纤温度传感器。

由于人们对半导体材料认识的不断深入,以及半导体制造和加工工艺水平的不断提高,使人们对采用半导体材料来制作各种传感器的前景十分看好。

在 90 年代前后,出现了研究以硅材料作为温度敏感材料的光纤温度传感器。

在 1988 年,Roorkee 大学 R.P.Agarwal 等人,采用 CIrD(化学气象淀积)技术,在光纤端面上淀积多晶硅薄膜,试制了硅吸收型光纤温度传感器。

同年,Isko Kajanto 等人采用 SOI 结构,以光纤反射的方式,制作了单晶硅吸收型温度传感器。

目前,以 GaAs 和CdTe 直接带隙半导体材料的吸收型光纤温度传感器,已接近实用化。

国内对半导体吸收型光纤温度传感器的研究起步较晚,兴起于 90 年代后期。

主要集中在清华大学,华中理工大学,东南大学等高校。

他们对该种类型的传感器结构,特性和系统结构进行了详细的分析和实践。

但大量的研究只集中在 GaAs 半导体作为感温材料的传感器上,与国外在该领域的研究水平仍有较大差别。

2光纤温度传感器的特点:光纤温度传感器与传统的温度传感器相比具有很多优点:光波不产生电磁干扰,也不怕电磁干扰,易被各种光探测器件接收.可方便地进行光电或电光转换.易与高度发展的现代电子装置和计算机相匹配.光纤工作频率宽.动态范围大,是一种低损耗传输线,光纤本身不带电.体积小质量轻,易弯曲,抗辐射性能好,特别适合于易燃、易爆、空间受严格限制及强电磁干扰等恶劣环境下使用。

国外一些发达国家对光纤温度传感技术的应用研究已取得丰富成果.不少光纤温度传感器系统已实用化.成为替代传统温度传感器的商品。

所有与温度相关的光学现象或特性.本质上都可以用于温度测量.基于此.用于温度测量的现有光学技术相当丰富。

对于光纤温度传感器的研究占到将近所有光纤传感器研究的20%。

光纤温度传感器的研究.除对现有器件进行外场验证、完善和提高外,目前有以下几个发展动向:大力发展测量温度分布的测量技术.即由对单个点的温度测量到对光纤沿线上温度分布.以及大面积表面温度分布的测量:开发包括测量温度在内的多功能的传感器:研制大型传感器阵列.实现全光学遥测。

光纤测温传感器是用光纤来测量温度的。

有两种方法可实现。

一是利用被测表面辐射能随温度的变化而变化的特点;利用光纤将辐射能量传输到热敏元件上经过转换再变成可供纪录和显示的电信号。

这种方法独特之处就是可以远距离测量;另外一种方法是利用光在光导纤维内传输的相位随温度参数的改变而改变的特点,光信号的相位随温度的变化是由于光纤材料的尺寸和折射率都随温度改变而引起的。

3 光纤传感器的基本原理在光纤中传输的单色光波中w 是角频率;为初相角。

该式包含五个参数,即强度率 w、波长、相位(wt+ )和偏振态。

光纤传感器的工作原理就是用被测量的变化调制传输光光波的某一参数,使其随之变化,然后对已知调制的光信号进行检测,从而得到被测量。

当被测物理量作用于光纤传感头内传输的光波时,使的强度发生变化,就称为强度调制光纤传感器;当作用的结果使传输光的波长、相位或偏振态发生变化时,就相应的称为波长、相位或偏振调制型光纤传感器。

3.1 强度调制3.1.1 发光强度调制传感器的调制原理光纤传感器中发光强度的调制的基本原理可简述为,以被测量所引起的发光强度变化,来实现对被测对象的检测和控制。

光源 S 发出的发光强度为的光柱入传感头,在传感头内,光在被测物理量的作用下强度发生变化,即受到了外场的调制,使得输出发光强度产生与被测量有确定对应关系的变化。

由光电探测器检测出发光强度的信号,经信号处理解调就得到了被测信号。

3.1.2 发光强度调制的方式利用光纤微弯效应;利用被测量改变光纤或者传感头对光波的吸收特性来实现发光强度调制;通过与光纤接触的介质折射率的改变来实现发光强度调制;在两根光纤间通过倏逝波的耦合实现发光强度调制;利用发送光纤和接收光纤作相对横向或纵向运动实现发光强度调制,这是当被测物理量引起接收光纤位移时,改变接收发光强度,从而达到发光强度调制的目的。

这种位移式发光强度调制的光纤传感器是一种结构简单,技术较为成熟的光纤传感器。

3.1.3 发光强度调制型传感器分类根据其调制环节在光纤内部还是在光纤外部可以分为功能型和非功能型两种。

强度调制式光纤传感器的特点解调方法简单、响应快、运行可靠、造价低。

缺点是测量精度较低,容易产生偏移,需要采取一些自补偿措施。

3.2 相位调制通过被测量的作用,使光纤内传播的光相位发生变化,再利用干涉测量技术把相位转换为光强变化,从而检测出待测的物理量。

4 光纤温度传感器4.1几种光纤温度传感器的原理和研究现状 .1几种光纤温度传感器的原理和研究现状。

光纤温度传感器按其工作原理可分为功能型和传输型两种。

功能型光纤温度传感器是利用光纤的各种特性 f 相位、偏振、强度等)随温度变换的特点,进行温度测定。

这类传感器尽管具有”传”、”感”合一的特点.但也增加了增敏和去敏的困难。

传输型光纤温度传感器的光纤只是起到光信号传输的作用.以避开测温区域复杂的环境.对待测对象的调制功能是靠其他物理性质的敏感元件来实现的。

这类传感器由于存在光纤与传感头的光耦合问题.增加了系统的复杂性,且对机械振动之类的干扰较敏感。

下面介绍几种主要的光纤温度传感器的原理和研究现状。

4.1.1 分布式光纤温度传感器分布式光纤测温系统是一种用于实时测量空间温度场分布的传感器系统。

分布光纤传感器系统最早是在1981年由英国南安普敦大学提出的.1983 年英国的 Hartog 用液体光纤的拉曼光谱效应进行了分布式光纤温度传感器原理性实验.1985 年英国的 Dakin 在实验室用氩离子激光器作为光源进行了用石英光纤的拉曼光谱效应的分布光纤温度传感器测温实验.同年 Hartog 和 Dakin 分别独立地用半导体激光器作为光源,研制了分布光纤温度传感器实验装置:此后。

分布光纤温度传感器得到了很大的发展.研究出了多种传感机理.有的还使用了特种光纤。

分布式光纤温度传感器是基于瑞利散射、布里渊散射、喇曼散射三种分布式温度传感器。

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