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。
光纤传感器的实际应用案例及操作指南
光纤传感器的实际应用案例及操作指南光纤传感器作为一种基于光和光纤技术的传感器，具备高精度、高灵敏度、抗干扰等优点，广泛应用于工业、医疗、环境监测等领域。
本文将介绍几个光纤传感器的实际应用案例，并提供操作指南，帮助读者更好地了解和使用光纤传感器。
一、光纤温度传感器在工业监测中的应用光纤温度传感器可以实时、精确地监测物体的温度变化，广泛应用于工业生产中的温度监测和控制。
它适用于高温、低温、高压等极端条件下的温度测量，并具备抗干扰和耐腐蚀的特点。
例如，在钢铁冶炼过程中，通过将光纤温度传感器安装在炉内，可以实时监测炉温的变化，从而控制冶炼过程的温度，提高生产效率和产品质量。
使用光纤温度传感器的操作指南如下：1. 确保光纤传感器的光路通畅，没有断裂或弯曲。
2. 精确地连接光纤传感器和测量设备，保持信号的稳定传输。
3. 根据实际需求选择适合的光纤温度传感器型号，考虑测量范围、耐温度变化、抗干扰能力等参数。
4. 在使用前进行校准，在标准温度下将传感器的读数与已知的温度值进行比对。
5. 在安装过程中注意保护光纤温度传感器，避免物理损坏。
二、光纤加速度传感器在航空航天和汽车制造中的应用光纤加速度传感器是通过测量物体的加速度来获取运动状态及振动信息的传感器。
它具有高精度、高灵敏度、抗干扰等特点，在航空航天和汽车制造等领域被广泛应用。
例如，在航空航天领域，光纤加速度传感器可以用于飞行器的振动监测和结构健康监测，从而提高航空器的安全性和稳定性。
在汽车制造领域，光纤加速度传感器可以用于汽车零部件的振动测试和质量控制，从而提高汽车的性能和寿命。
使用光纤加速度传感器的操作指南如下：1. 确保传感器与被测物体之间的连接牢固可靠。
2. 选择适当的测量范围和灵敏度，根据实际应用需求进行调整。
3. 在使用前进行校准，确保传感器的读数准确可信。
4. 避免在高温、高湿等极端环境下使用，以防影响传感器的性能和寿命。
5. 定期进行维护和保养，及时更换损坏或老化的传感器部件。
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。
光纤温度传感器的研究
光纤温度传感器的研究光纤温度传感器是一种利用光纤传输信号来感知温度变化的传感器。
光纤温度传感器具有很高的敏感度和精度，并且能够长期稳定地工作。
近年来，光纤温度传感器在各种工业领域中得到了广泛应用，如能源、石油化工、航空航天等。
本文将从原理、结构和应用三个方面对光纤温度传感器的研究进行探讨。
首先，光纤温度传感器的原理是利用光纤的热敏特性来感测温度变化。
所谓光纤的热敏特性就是指光纤的折射率随温度的变化而变化。
当光纤受到热效应时，折射率产生变化，从而改变光的传播速度和相位，通过测量光的传输特性的变化，可以确定温度的变化。
光纤温度传感器的结构一般包括两个部分：光纤和光学仪器部分。
光纤部分是光纤传输温度信息的载体，可以是单模光纤、多模光纤或光纤光栅；光学仪器部分包括光源、光谱仪和信号处理器等。
光源产生光信号，经过光纤传输到待测物体接触部位，再经过反射和散射等过程返回光谱仪，最后由信号处理器分析处理得到温度值。
光纤温度传感器在各个领域中有着广泛的应用。
在能源领域，光纤温度传感器可以用于实时监测火电厂、核电厂等设备的运行温度，以及油井、油管等石油化工装置的温度分布，保证设备的安全运行。
在石油化工领域，光纤温度传感器可以应用于炼油、裂化、合成等过程中对催化剂、反应器的温度进行监测和控制。
在航空航天领域，光纤温度传感器可以应用于火箭发动机、航空发动机等高温环境下的温度监测，保证设备的可靠性和安全性。
光纤温度传感器的研究还存在一些挑战和问题。
首先，光纤温度传感器的制备和封装技术需要进一步提高。
目前，光纤温度传感器的制备过程较为复杂，加工周期长，且封装方式不够灵活，有一定的局限性。
其次，光纤温度传感器的应用范围还有待扩展。
虽然光纤温度传感器已经在一些领域中得到了应用，但是在一些特殊环境下，如高温、强辐射等环境中的应用还存在一些技术难题。
综上所述，光纤温度传感器作为一种新兴的温度测量技术，具有很大的潜力。
随着光纤技术和信号处理技术的不断发展，光纤温度传感器在各个领域中的应用将不断扩大。
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。
光纤光栅温度传感器原理及应用
光纤光栅温度传感器原理及应用嘿，朋友们！今天咱来聊聊光纤光栅温度传感器，这玩意儿可神奇啦！你看啊，这光纤光栅温度传感器就像是一个超级敏感的小侦探。
它是咋工作的呢？简单来说，就是利用了光纤光栅对温度变化特别敏感的特性。
就好比人对自己喜欢的东西特别在意一样，温度一变，它立马就能察觉到。
想象一下，在一些高温或者低温的环境里，普通的传感器可能就有点扛不住啦，但光纤光栅温度传感器可不一样，它就像个顽强的小强，啥恶劣环境都能应对自如。
它能在各种复杂的场景中准确地测量温度，是不是很厉害？那它都能用在啥地方呢？这可多了去了！比如说在工业领域，那些大型的机器设备运行的时候，温度可是个关键指标啊，有了它就能随时监控温度，确保设备正常运行，这就像给机器请了个专门的健康顾问。
还有啊，在一些科研实验中，要求温度测量得特别精确，这时候光纤光栅温度传感器就派上大用场了，它能提供超级准确的数据，帮助科学家们取得更好的研究成果，那可真是功不可没呀！在日常生活中，它也能发挥作用呢。
比如说在一些特殊的场合，像博物馆啊，对温度要求很高，它就能帮忙把温度控制得恰到好处，保护那些珍贵的文物。
它就像是一个默默守护的卫士，不声不响地做着重要的工作。
而且啊，它还有个很大的优点，就是不容易受到干扰。
不像有些传感器，稍微有点干扰就不准确了。
它可稳定啦，就像一座稳稳的山。
咱再来说说它的安装和使用。
其实也不难啦，只要按照说明书一步一步来，一般人也能搞定。
不过可得细心点哦，毕竟这是个高科技的玩意儿。
总之呢，光纤光栅温度传感器真的是个很了不起的发明。
它让我们对温度的测量和控制变得更加容易和准确。
有了它，我们的生活和工作都变得更加安全和可靠啦！它就像一把神奇的钥匙，打开了温度测量的新世界大门，让我们能更好地了解和掌控周围的世界。
难道不是吗？。
光纤温度传感器原理
光纤温度传感器原理光纤温度传感器是一种利用光纤材料的热敏特性来测量温度的传感器。
它利用光纤的光学特性和热学特性，将温度转换成光学信号，并通过光纤传输到检测端，最终实现温度的测量。
光纤温度传感器的原理主要基于两个基本原理：热敏效应和光纤传输。
热敏效应是指材料的电阻、电容、电导率等在温度变化下发生变化的现象。
光纤温度传感器中常用的热敏材料有热敏电阻、热敏电容和热敏电导率等。
当温度发生变化时，热敏材料的阻值、电容或电导率也会相应变化。
通过测量这些变化，就可以得到温度的信息。
光纤传输是指利用光纤的光学特性进行信息传输的过程。
光纤具有折射率高、传输损耗小、抗干扰能力强等优点。
光纤温度传感器利用光纤的这些特性，将温度信息转换成光学信号，并通过光纤进行传输。
在光纤的一端，通过光源产生一束光信号，经过光纤传输到另一端的检测器。
当光信号经过热敏材料时，由于温度的变化，光信号的强度、频率或相位也会发生变化。
通过检测器对光信号的变化进行测量，就可以得到温度的信息。
光纤温度传感器的工作原理可以简述为：首先，光源产生一束光信号，并通过光纤传输到待测温区域。
在待测温区域，光信号经过热敏材料，由于温度的变化，光信号的强度、频率或相位发生变化。
然后，光信号再经过光纤传输到检测端，通过检测器对光信号的变化进行测量。
最后，根据光信号的变化，利用预先确定的光学特性-温度曲线，就可以得到温度的信息。
光纤温度传感器具有很多优点。
首先，由于光纤本身是绝缘材料，能够在高电压、高电流等环境下工作，具有较好的电磁兼容性和抗干扰能力。
其次，光纤传输的光信号不受电磁场的影响，能够在较恶劣的环境下工作。
再次，光纤温度传感器具有快速响应、高精度和长测距等优点。
最后，光纤温度传感器适用于各种温度测量场合，如石油、化工、医疗、冶金等领域。
光纤温度传感器利用光纤的光学特性和热学特性，通过光纤传输温度信息，实现温度的测量。
其原理是基于热敏效应和光纤传输的。
光纤温度传感器具有快速响应、高精度和抗干扰能力强等优点，适用于各种温度测量场合。
光纤磷光温度传感器工作流程
摘要：光纤磷光温度传感器是一种基于光纤传输原理的温度测量设备，具有抗干扰能力强、响应速度快、测量范围广等特点。
本文将详细介绍光纤磷光温度传感器的工作流程，包括光源激发、信号传输、信号接收、信号处理和温度计算等环节。
一、引言光纤磷光温度传感器是一种新型的光纤传感器，它利用光纤作为信号传输介质，将温度变化转换为光信号，再通过光电转换器将光信号转换为电信号，最终实现温度的测量。
光纤磷光温度传感器具有以下优点：1. 抗干扰能力强：光纤信号传输过程中不受电磁干扰，适用于强电磁干扰环境。
2. 响应速度快：光信号传输速度快，能够实时反映温度变化。
3. 测量范围广：可测量低温至高温范围内的温度。
4. 灵敏度高：能够检测到微小的温度变化。
二、工作原理光纤磷光温度传感器的工作原理是基于磷光材料在温度变化时的磷光特性。
磷光材料在激发光照射下，会吸收能量并处于激发态，当激发光停止照射后，磷光材料会逐渐释放能量，产生磷光。
磷光强度与温度密切相关，因此可以通过测量磷光强度来推算温度。
三、工作流程1. 光源激发（1）选择合适的磷光材料作为温度敏感元件，将其封装在光纤末端。
（2）将封装好的磷光材料与光源连接，光源发出的光经过光纤传输到磷光材料表面。
（3）激发光照射到磷光材料表面，使其处于激发态。
2. 信号传输（1）激发态的磷光材料开始释放能量，产生磷光。
（2）磷光信号通过光纤传输到光电转换器。
（3）光电转换器将光信号转换为电信号。
3. 信号接收（1）电信号经过放大、滤波等处理后，送入信号处理电路。
（2）信号处理电路将电信号转换为温度信号。
4. 信号处理（1）信号处理电路对温度信号进行校准和补偿，消除误差。
（2）将校准后的温度信号输出到显示器或数据采集系统。
5. 温度计算（1）根据校准后的温度信号，计算出被测物体的温度。
（2）将计算出的温度值显示在显示器上或传输到数据采集系统。
四、总结光纤磷光温度传感器具有抗干扰能力强、响应速度快、测量范围广等优点，广泛应用于工业、医疗、科研等领域。
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5、荧光光纤温度传感器
传光型
功能型 传光型：采用荧光材料粘接或涂敷在光纤端头或被测
物体表面作为敏感部分
功能型：在光纤中掺杂一定浓度的稀有元素作为敏感部
分。 • 根据对荧光信号处理方式的不同,荧光光纤温度传感器可分为荧光强度 型、荧光寿命型。
外汞灯
光纤荧光温度传感器
测温范围为-30～200℃ ,精度为 5℃ .在0～70℃的测温范围内,连 续测温偏差0.04℃ 简单的工作流程图如右图所示
4.光纤光栅温度传感器
工作原理：借助于某种装置将被测参量的变化转化为作用于光纤光栅上的应变 或温度的变化,从而引起光纤光栅布喇格波长的变化通过建立并标定光纤光栅的 应变或温度响应与被测参量变化的关系,就可以由光纤光栅布喇格波长的变化,测 量出被测量的变化。
将被测参 量的变化
光纤光栅上 的应变或温 度的变化
优点： 1、蓝宝石单晶物理化学性能稳定、机械强度好、本质绝缘, 耐腐蚀 2、在0.3～0.4μm波段范围内透光性很好,熔点高达2 045℃ . 3、蓝宝石单晶光纤既有蓝宝石单晶的优良性能又有光波导 的特点, 测温范围在500～2 000℃
缺点：当温度高于1 700℃时,表面有所变化,应用受到一定的 限制
传输型：光导纤维只起到传输光的作 用，必须在光纤端面加装其它的敏感 元件才能构成新型传感器的传输型传 感器。
三、两种传感器的举例介绍
1
功 能 型
干涉式光纤温度传感器 分布式光纤温度传感器
2 3
4
反射式光纤温度传感器
光纤光栅温度传感器
1.干涉式光纤温度传感器
• 属于相位调制式功能型光纤温度传感器，主要应用于精密测 温领域 • 工作原理：当两根在温度场的光纤在不同的温度场工作时, 其折射率会产生差异,随之光程也会发生差异.若此时进行耦 合,就会产生干涉现象.
反射 输入光纤 输出光纤
温度变化
干涉条数处理 干涉条纹 温度数字 显示
两个目标 彼此靠近
4、新型结构光纤温度传感器
此种光纤温度传感器属于光强调制型传感器 普通光纤在被外力挤压时,光纤中光强的变化量很 小,几乎测不到,所以光强调制型的光纤温度传感 器一般要加外部敏感元件,从而调制光纤中的光强。
新型结构光纤温度传感器
3.反射式光纤温度传感器
传感原理：反射率随温度变化。
这种结构的传感器其输出随温度变化的响应速度较快,响 应时间小于3秒
测温范围：0一150 ℃,准确度1 ℃
3反射式温度传感器
分束1 光源 分光器 分束2 信号处理 显示 光纤传感器 反射后的信号
反射式光纤温度测量系统 特点：适合用作测量高压电气设备绝缘内部温度的传感器 由于此测量方法中所用的测温元件是全绝缘、小尺寸的 光纤温度传感器,用在高压电气设备上的最大优点是可以直接测 出高压电气设备的内部温度。
R
a0 , ,
Eg (0)
透过率与温度和波长的关系
t
l
半导体光纤温度传感器
分束器 探头 光探测器 滤波放大
光探测器
滤波放大
CPU
A/D
除法器
半导体光纤温度测量系统
3、使用双金属片的光纤温度传感器
• 它是采用差动热膨胀原理的传感器,所使用的传感元件为双金属片.两 个反射目标材料(铝和硅)具有明显的热膨胀差异特性,它们能将来自输 入光纤的光线反射到输出光纤. 输出光纤中产生了干涉条纹。如果将 干涉条数进行处理,便得到应用反射原理测量温度的数字显示方法. • 这种方法易于实现,工艺成熟,性能可靠.在0～100℃之间有良好的测试 结果.
IS [
Ia [
1
exp( hc / kT ) 1
1 exp( hc / kT ) 1
1] S4
1] a4
s , a ----斯托克斯光和反斯托克斯光波长；
h ----普朗克常数； c ----真空中的光速； k -----波尔兹曼常数； -----偏移波数； T -----绝对温度。
接触-非接触式光纤测温系统（武汉理工大学）
普通石英光纤 常温区 高温区
比色信号 处理
滤分复 用器
透镜组 黑体腔耐高温保护区
比色测温法：通过测量物体两个（或三个及其以上）波段上的辐射亮度， 并根据他们的比值来确定温度。
主要特点：采用比色测温法，将光纤测温技术和比色测温法两者 的优点结合了起来。
总结与展望
黑体的光谱辐射出射度由普朗克公式确定。
M ,T =C1 （e
-5
全辐射出射度 由斯蒂芬-波尔兹曼定律导出
c2 T
- 1）
1
MT
0 T为绝对温度 实际物体的出射度需乘以发射率
M
,T
d T
4
辐射式光纤温度传感器的应用
1、亮度式光纤温 度仪
2、接触-非接触 式光纤温度传感 器
简述光纤温度传感器原理 及应用分析
目录
光纤传感器基本原理 功能型光纤温度传感器 传输型光纤温度传感器 总结与展望
1 2
3
4
一、光纤传感原理
物理量敏感特性
二、光纤温度传感器
相关 应用 特点 原理 分类
光纤温度传感器
功能型
传输型
功能型：利用光导纤维本身具有的某种 敏感功能而使光纤起到测量温度的作用
亮度式光纤温度仪
黑体空腔 蓝宝石棒 低温光纤 探测器
耦合棒 窄带滤波器 贵金属保 护膜 三氧化二铝 保护膜 光电探测器
特点：在500~2000℃测量范围内可得0.01 ℃的温度分辨率
燕山大学 WFH-68A型亮度光纤测温仪 优势：最大误差为±1.0%，分辨率为1 ℃,响应时间为0.1ms具 有精度高，响应速度快和重复性良好等特点。
温度场
光纤 计算机 光子计数器 光电倍增管
调制 光线
分束器、反光镜、双光栅单色仪
拉曼散射
斯托克斯和反斯托克斯散射光
光电倍增器
过滤噪声
计算机
电子计数器
拉曼分布式温度传感器
不足之处：返回信号非常弱,因为反斯托克斯-拉曼散 射比瑞利散射强度要弱20～30 dB. 主要优点是: 1、非接触测量,可测运动物体的瞬间温度; 2、响应速度快,没有一般温度计的热平衡时间,可作 为高温测量.
2neff 2neff
4.光纤光栅温度传感器测温系统
滤分复用器
泵浦光源
980/1550nm 1500nm 光纤光栅 滤光片
2.光纤传输型温度传感器
非接触式
1
双波长光纤温度传感器
4
接触式
2
3 4 5 6
半导体吸收式光纤温度传感器 使用双金属片的光纤温度传感器
新型结构光纤温度传感器 光纤荧光温度传感器
激光器
扩光器
光纤
温度场
• 设两臂光纤的长度分别为L1,和 L2,光在光纤中的传播常数为β , 纤芯的折射率为n,光在真空中 的传播常数为k,经过这段光纤 传输后，两根光纤输出光的相位 差为: 激光器
1 L1 2 L2
扩光器
光纤
kn 2 n /
当光纤其中一臂受温度的影响发生变化后,光 输出相位差探头处（荧 光材料）
光纤传输
接收光纤
两个硅光电 二极管 （PD）
电信号
A/D转换
PC
辐射式光纤温度传感器
• 红外测温的基本原理 • 条件：本身及其周围温度不是绝对零度 • 现象：物体向周围辐射热量
动平衡状态
在温度测量中，通常应用的是可见光区与0.76~20um的红外 光区。
• 光谱辐射出射度：某一波长附近的单位波长间隔内单位面积向半球空 间辐射的功率。
光纤光栅布喇格 波长的变化
测出被测参 量的变化
建立两者之间建 的关系
4.光纤光栅温度传感器
根据光纤耦合模理论,当宽带光在光纤布喇格光栅中传输时,产生模式藕 合,满足布喇格条件的波长光被反射,于是有
B =2n eff
光纤栅格周期
neff 导模的有效折射率
光纤光栅的中心反射波长 B 随 neff 的改变而改变，由于温 度和应力的变化都导致 和neff发生变化,产生 和 neff 可得布喇格条件的发射光波长的移位为
温度场
dL d dl dn tL tL tLK (n ) dt dt dt dt
dl 单位长度光纤温度变化一度时 dt 产生的变化
d 温度变化一度时β产生的变化 dt
2.分布式光纤温度传感器
拉曼散射光就是由斯托克斯光和反斯托克斯光这两种不同波长的光组成 的,其波长的偏移由光纤组成元素的固定属性决定,因此拉曼散射光的强 度与温度有关,其关系如下:
辐射式光纤温度传感器
非接触式双波长光纤温度传感器
光电转换
光纤传感头
分路器 光电转换
接收黑体 腔发射的 辐射光波
A/D转换
单片机
温度显示
进行A/D转 换，由二 次仪表计 算出温度
波分复用 器将辐射 光转换成 电信号
从测量 现场传 回至仪 表
接触式光纤温度传感器
接触式双波长光纤温度传感器
蓝宝石光纤可以构成良好的黑体式温度传感器. 传感器在蓝宝石光纤的一端涂覆高反射率的感温介质薄层, 并经高温烧结形成一个微型的光纤感温腔.在其接触热源达 到热平衡时,感温腔辐射的光信号经蓝宝石光纤传输耦合进 传输光纤内.
2、半导体吸收式光纤温度传感器
温敏元件采用半导体材料(如GaAs）制成。其光谱透过率T（λ，t）为温度和 波长的函数
光强和温度的关系：
I (t ) I 0 (1 R) exp{a0 [hv Eg (0) t / (1 )] l}
2
1 2
I0
入射光强 半导体材料入射面的反射率 与半导体材料相关的常数 温度为0K时的禁带宽度能量 温度 半导体材料厚度