基于光纤温度传感器的一种测温系统设计-2013开题报告
光纤温度传感器系统设计
数字光电技术讲座报告题目：光纤温度传感器系统设计院（系）专业学生学号光纤温度传感器系统设计摘要：主要介绍了基于光纤温度传感器的测温系统的设计方案，分析了光纤温度传感器和信号检测原理,最后用单片机实现数据采集和温度显示的控制。
关键词:光纤温度传感器; 单片机一．设计目的光纤传感器结构简单、体积小、质量轻、在易燃易爆和高温高压的场合下应用具有安全可靠等特点,所以光纤传感器的开发研制倍受青睐,并获得广泛应用，如图一所示，是光纤传感器测量系统，它可对电流、压力、温度、位移等量进行测量。
本设计所研发的光纤温度传感器可用于各种场合的温度检测。
光纤温度传感器一般分为两类:一类是利用光导纤维本身具有的某种敏感功能而使光纤起测量温度的作用,属于功能型,光纤既感知信息,又传输信息;另一类是光导纤维只起到传输光的作用,必须在光纤端面加装其它敏感元件才能构成新型传感器的传输型传感器.这两类的传感器工作原理和设计思想非常巧妙,研究工作都较为入.本设计采用后一种类型的光纤温度传感器，在光纤端面加装对折射率随温度而变化的透明材料，当光入射时就会因为折射率的不同使得进入光纤的光强不同，这样就可以得出光强与温度的变化关系，然后采集所得的信号电压，再通过软件处理就可以在数码管上显示温度信息，这样就可以完成对环境温度的探测。
图一一．原理框图及原理介绍为了得到最好的信噪比和排除环境温度以外的因素对所得数据的影响，本设计采用接收部分电路为两路：一路为参考信号，一路为实际信号；信号处理部分为一路，在同一时刻只对一路信号进行测量，然后用相除的方法对两路信号进行处理，使得两路信号在时间上分开，在空间上统一。
这样就可以大大降低外界非温度因素对系统的影响，提高噪比。
本系统原理框图如下：光纤温度传感器系统原理框图本设计的光纤温度传感器系统有方波发生器、发射驱动电路、接收驱动电路、前置放大电路、选通开关、放大滤波电路、同步相关电路、低通滤波电路、A/D 采样电路、单片机和显示单元等部分构成。
分布式光纤测温系统的设计与实现的开题报告
分布式光纤测温系统的设计与实现的开题报告一、选题背景随着现代化工业的快速发展，温度成为一个重要的参数，对于许多工业生产环境来说，温度的控制和精确测量变得至关重要。
传统的温度测量技术包括热电偶、温度计等，在一些特殊环境下却显得不够稳定和准确。
而光纤传感技术的特点是免受其他传感器形式所受特定环境因素的影响。
因此本次课题将会探究光纤传感器在温度测量中的应用。
二、选题意义光纤传感技术具有稳定性好、对环境干扰小、可长距离传输信号等优势。
利用这一优势，分布式光纤测温系统得以实现。
在现代化工业中，许多环境需要温度测量，比如钢铁生产，铸造、化学工业等。
因此，研制一种能在不同环境中稳定、准确地测量温度的光纤测温系统至关重要。
三、主要研究内容本次课题将研究使用光纤传感技术设计和制作一种高效、准确、稳定的光纤温度传感器。
主要研究内容如下：1. 光纤传感器的工作原理和优点。
2. 光纤传感器的制作和安装方式。
3. 分布式光纤测温系统的结构设计以及温度数据采集系统的设计。
4. 光纤温度传感器及系统实验验证。
四、预期结果通过本研究，将会设计制作一种基于光纤传感技术的高效、准确、稳定的光纤温度传感器及其应用系统，实现对不同环境中温度变化的快速准确测量。
同时，本研究将为光纤传感器在未来更广泛的应用提供一定的技术支持。
五、研究方法和思路本研究将按照以下步骤进行：1. 研究光纤传感技术在温度测量中的优点和特点。
2. 研究光纤传感器的制作和安装方式。
3. 设计分布式光纤测温系统的结构，并完成相关电路设计。
4. 对设计的光纤温度传感器及系统进行实验测试。
5. 总结研究结果，提出改进方案。
六、进度安排第一周：调研光纤传感技术在温度测量中的应用。
第二周：光纤传感器的制作和安装方式的研究。
第三周：温度数据采集系统设计。
第四周：完成光纤温度传感器及系统实验测试。
第五周：总结研究结果，提出改进方案。
七、参考文献1. Boxiao Li, Chuanbiao Zhang. Intelligent intrusion detection system based on fiber-optic sensor technology [J]. Journal of Sensors, 2016.2. Haiyan An. Study on temperature measurement system based on fiber optic temperature sensor [J]. Control and Intelligent Systems, 2014.3. Lei Wang, Weiwei Gao. Design and research of distributed fiber optic temperature measurement system [J]. Information Technology, 2017.。
温度光纤传感实验报告
一、实验目的1. 理解光纤传感技术的基本原理，掌握光纤传感器在温度测量中的应用。
2. 学习光纤光栅温度传感器的制作方法，掌握其性能测试和数据分析。
3. 了解温度光纤传感器的实际应用场景，提高对光纤传感器技术的认识。
二、实验原理光纤传感器是一种基于光纤材料的光学传感器，具有抗电磁干扰、体积小、重量轻、防腐性好等优点。
光纤光栅温度传感器是光纤传感器的一种，其原理是利用光纤光栅的布拉格波长位移特性，即当光纤光栅的温度发生变化时，其反射或透射光的波长会发生偏移，从而实现对温度的测量。
三、实验仪器与材料1. 光纤光栅温度传感器2. 光纤光栅光谱分析仪3. 温度控制器4. 实验台5. 数据采集系统四、实验步骤1. 将光纤光栅温度传感器固定在实验台上，连接好光纤光谱分析仪和数据采集系统。
2. 调节温度控制器，使环境温度逐渐升高，记录光纤光栅光谱分析仪输出的光谱数据。
3. 重复步骤2，使环境温度逐渐降低，记录光谱数据。
4. 分析光谱数据，计算光纤光栅的布拉格波长位移与温度之间的关系。
五、实验数据与分析1. 实验数据：| 温度（℃） |布拉格波长（nm）||----------|--------------|| 20 | 1552.0 || 30 | 1553.5 || 40 | 1555.0 || 50 | 1556.5 || 60 | 1558.0 |2. 分析：通过实验数据可以看出，光纤光栅的布拉格波长随温度升高而增加，说明光纤光栅具有正的温度系数。
根据实验数据，可以拟合出光纤光栅的布拉格波长与温度之间的关系式：$$\lambda_B = 1552.0 + 0.0135T$$其中，$\lambda_B$为布拉格波长，$T$为温度。
六、实验结论1. 光纤光栅温度传感器具有良好的温度响应特性，可以实现对温度的精确测量。
2. 通过实验验证了光纤光栅的布拉格波长与温度之间的关系，为光纤光栅温度传感器的应用提供了理论依据。
光纤温度传感器实用化若干关键问题的研究的开题报告
光纤温度传感器实用化若干关键问题的研究的开题报告一、研究背景和问题陈述随着工业化进程的发展和技术的不断更新，温度传感器已经成为了广泛使用的一种无线测量设备。
目前，温度传感器主要有电阻式、电热式、热电偶式等多种，它们在不同应用场合中有着不同的优点和局限。
随着光纤技术的成熟，光纤温度传感器因其高精度、无电磁干扰、无线传输等优点，逐渐得到了广泛的关注和应用。
但是目前光纤温度传感器在实际应用中还存在若干关键问题，例如测量范围有限、加工困难、复杂度高等等，导致其应用受到了一定程度的限制。
因此，对光纤温度传感器的实用性问题进行研究，对其进一步推广和应用有着十分重要的意义。
二、研究目的和意义本研究旨在探讨通过光纤温度传感器实现工业应用的若干关键问题，深入分析其局限性，并提出有效的解决方案。
具体研究目的如下：1.分析光纤温度传感器实用化中存在的关键问题，例如测量范围有限、加工困难、复杂度高等；2.探讨解决光纤温度传感器关键问题的有效途径和方案，包括降低成本、提高精度、简化加工等；3.对光纤温度传感器的应用前景进行展望，探讨其在工业领域中的广泛应用。
通过本研究，可以为光纤温度传感器的实际应用提供参考和支持，推进光纤温度传感器技术的创新和发展。
三、研究方法和步骤本研究主要采用实证性研究方法，结合实际数据和现有文献，对光纤温度传感器的实际应用中存在的关键问题进行分析和探讨，同时提出相应的解决方案和建议。
具体研究步骤如下：1.资料搜集：收集光纤温度传感器相关的文献和数据，全面、系统地了解其现有的应用情况、存在的问题和解决方案等；2.问题分析：对光纤温度传感器实际应用中存在的关键问题进行分析和总结，找出其中的共性和规律；3.解决方案：通过对光纤温度传感器的实际应用进行案例研究和模拟模型分析，提出有效的解决方案和技术支持；4.实践应用：将提出的解决方案在光纤温度传感器的实际应用中进行验证，并对有效性和实用性进行评估；5.总结报告：撰写研究报告，总结解决光纤温度传感器关键问题的有效途径和方案，并展望其在工业领域中的广泛应用。
分布式光纤温度传感器信号处理的研究的开题报告
分布式光纤温度传感器信号处理的研究的开题报告一、研究背景与需求分析在工业生产和环境监测中，温度传感器是一种重要的测量设备，可用于监测各种物体和工艺中的温度变化。
传统的温度传感器主要包括热敏电阻、热电偶、红外线非接触式温度传感器等，这些传感器的测量范围和精度都有一定的局限性，不能满足高精度、长距离、大范围温度监测的需求。
为此，分布式光纤温度传感技术应运而生。
分布式光纤温度传感器通过将光纤线束沿着要监测的物体或管道布置，利用光纤的热响应特性，实现了对物体表面温度分布的监测。
目前已广泛应用于电力、石油和化工等生产领域和土木工程、地质勘探等领域。
然而，分布式光纤温度传感器的信号处理需要解决多项难点，包括传感器应力对温度测量的影响、纤芯反射率等影响因素，以及信号采集、传输和处理方面的技术问题。
因此，在这个领域的研究具有重要的理论和实践意义。
二、研究内容与目标本文针对分布式光纤温度传感器信号处理的问题进行研究，主要包括以下内容：1.探究传感器温度测量的基本原理及其在实际应用中的误差来源。
2.研究光纤表面应力对温度测量精度的影响，建立相应的模型。
3.针对信号采集、传输和处理环节，分别对其进行优化和改进，提高系统的测量精度和准确度。
本文旨在提高分布式光纤温度传感器的测量精度和可靠性，为其在实际生产和环境监测中的应用提供更为稳定的技术支持。
三、研究方法与技术路线本文主要采用理论分析和实验研究相结合的方法，通过建立数学模型和实验验证的方法，验证采样频率、采集时间对温度精度的影响，确定合理的采集参数。
针对信号采集和处理方面的问题，本文采用数字信号处理技术进行处理，通过离散小波分析、最小二乘拟合等方法，实现对信号的降噪和精确拟合，提高系统的测量精度。
四、预期成果与意义本文的预期成果主要包括：1.建立分布式光纤温度传感器的数学模型，研究其测量误差的来源和影响因素。
2.通过实验验证的方式，确定合理的采集参数，并优化信号处理算法，提高系统的测量精度和准确度。
基于光纤传感技术的温度传感器设计与制作
基于光纤传感技术的温度传感器设计与制作随着科技的发展，光纤传感技术在各行各业中被广泛应用。
光纤传感技术的优势在于对环境的侵扰小、可靠性高，同时具有灵敏度高、线性好等特点，可以实现对各种参数的高精度测量。
其中之一的应用就是温度传感技术。
基于光纤传感技术的温度传感器不仅可以实现高精度测量，还具有抗干扰能力强等优势，成为工业领域中常用的一种传感技术。
一、基本原理及光纤温度传感技术的特点基于光纤传感技术的温度传感器原理是利用光纤的光学特性，将传感器与被测物体相连，当被测温度发生变化时，通过光纤的传输，产生不同的光学信号，通过分析这些信号的变化，即可得到被测物体的温度值。
与传统温度测量技术相比，基于光纤传感技术的温度传感器具有以下特点：1. 高精度：光纤传感技术可以实现高精度的温度测量，达到0.1℃的测量精度。
2. 可靠性高：光纤传感器不易受到电磁波等外部干扰，具有较高的抗干扰能力，并且可以在高温和高压的环境下正常工作。
3. 多路传感：光纤传感技术可以实现多路温度传感，一个系统中可以同时测量不同位置的温度。
4. 线性优良：基于光纤传感技术的温度传感器具有线性好的特点，可以实现稳定的测量结果。
5. 远程监控：基于光纤传感技术的温度传感器可以实现远程监控，可以将多个传感器的数据通过网络传输到控制中心，方便管理和处理。
二、基于光纤传感技术的温度传感器设计方案1. 光纤传感层设计传感层是光纤传感器的关键结构，主要包括光纤、保护层、镀金层和高温隔离层。
在选用光纤时，需要选择具有高纯度、高抗拉强度、低吸水率的光纤。
保护层主要是为了保护光纤免受外部损伤，一般采用耐腐蚀性能较好的镀铝层或氧化锌保护膜。
高温隔离层主要用于隔离光纤传感层和被测物体之间的温度，同时也起到保护光纤不受高温侵袭的作用。
2. 光纤耦合器设计光纤耦合器主要用于将光纤传感层中的光信号转换成电信号，以方便后续的数据处理。
光纤耦合器包括探头、光耦合引线、探头基座和分光器。
基于光纤传感技术的温度传感器设计
基于光纤传感技术的温度传感器设计近年来，传感技术在生产、医疗、安防等众多领域中起到了越来越大的作用。
其中，基于光纤传感技术的温度传感器是目前比较热门的研究方向之一。
本文将从传感器的原理、设计以及应用等多个方面来深入探讨基于光纤传感技术的温度传感器。
一、原理基于光纤传感技术的温度传感器，是将光纤作为测量单元，通过光纤中的光信号来实现温度的测量。
传统温度传感器在测量过程中存在许多缺点，如灵敏度低、响应速度慢等，而基于光纤传感技术的温度传感器则具有响应速度快、灵敏度高、不易受到干扰等优点。
光纤传感技术的温度传感器采用了纤维布里-珀罗效应（F-P效应）。
F-P效应是指在光纤的两端分别镀上透明膜，当光线在光纤中传输时，会在两端的膜层之间来回反射，当光束达到一定条件时，会在光纤中形成共振现象，从而形成峰值。
当温度改变时，光纤的长度也会随之改变，这样就会导致光的波长发生变化，进而使F-P效应的峰值位置发生变化，因此可以通过检测峰值位置的移动来测量温度的变化。
二、设计基于光纤传感技术的温度传感器的设计需要考虑多种因素，如光纤的选择、光纤尺寸、膜层的厚度等。
1. 光纤的选择在选择光纤时，需要考虑其材质、直径、切口方式和长度等因素。
一般采用光学单模光纤，其直径一般是9μm或10μm，切口方式一般为45度角，长度则要根据实际情况来选择。
2. 光纤尺寸光纤长度、直径会直接影响到传感器的灵敏度和响应速度。
光纤长度越长，灵敏度就越高，但响应速度会减慢。
光纤直径越小，灵敏度越高，但损耗也会增加。
因此需要综合考虑实际应用要求来选择合适的尺寸。
3. 膜层的厚度膜层的厚度直接影响到F-P效应的峰值位置和传感器的灵敏度。
膜层越薄，峰值位置越敏感，但灵敏度也会相应降低。
膜层越厚，灵敏度越高，但峰值位置也会相应移动得更慢。
因此需要在实验中进行不同厚度的调试。
三、应用基于光纤传感技术的温度传感器主要应用于航空、航天、电力、化工以及环保等领域。
光纤传感器测温设计报告
课程设计报告学生姓名:学号：学院:电气工程学院班级: 电技091题目: 光线温度传感器测温设计指导教师：陈宏起职称: 2012 年 12 月 29 日光纤温度传感器的设计摘要：介绍了金属热膨胀式光纤温度传感器的设计，利用金属件的热膨胀的原理，通过绕制在金属件上的光纤损耗产生变化，当光源输出光功率稳定的情况下，探测器接收光功率受温度调制，通过光电转换，信号处理，完成温度的换算。
传感器以光纤为传输手段，以光作为信号载体，抗干扰能力强，测量结果稳定、可靠，灵敏度高。
关键词：光纤，传感器，在光通信系统中，光纤是用作远距离传输光波信号的媒质。
在实际光传输过程中，光纤易受外界环境因素的影响；如温度、压力和机械扰动等环境条件的变化引起光波量，如发光强度、相位、频率、偏振态等变化。
因此，人们发现如果能测出光波量的变化，就可以知道导致这些光波量变化的物理量的大小，于是出现了光纤传感技术。
一：光纤传感器的基本原理在光纤中传输的单色光波可用如下形式的方程表示E=错误！未找到引用源。
式中，错误！未找到引用源。
是光波的振幅：w是角频率；为初相角。
该式包含五个参数，即强度错误！未找到引用源。
、频率w、波长错误！未找到引用源。
、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。
（一）强度调制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。
其基本原理如图5-39所示。
光源S发出的发光强度为错误！未找到引用源。
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，使得输出发光强度错误！未找到引用源。
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南阳理工学院
毕业设计（论文）开题报告
电子与电气工程学院电子科学与技术专业课题名称：基于光纤温度传感器的一种测温系统设计
学生姓名：程理辉
学号：098109024
指导教师：胡冬梅
报告日期： 2012年1月16日
说明：
1.本报告必须由承担毕业设计（论文）课题任务的学生在接到“毕业设计（论文）任务书”、正式开始做毕业设
计（论文）的第2周或第3周末之前独立撰写完成，并交指导教师审阅。
2.每个毕业设计（论文）课题撰写本报告一份，作为指导教师、毕业设计（论文）指导小组审查学生能否承担该
毕业设计（论文）课题任务的依据，并接受学校的抽查。