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    • 1.光纤温度传感器工作原理
    • 2.光纤温度传感器类型
    • 3.光纤温度传感器的应用领域
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光纤温度传感器

2022/12/29 作者:wx喵不二~
阅读需 6 分钟
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光纤温度传感器是一种传感装置,利用部分物质吸收的光谱随温度变化而变化的原理,分析光纤传输的光谱了解实时温度,主要材料有光纤、光谱分析仪、透明晶体等,分为分布式、光纤荧光温度传感器。

1.光纤温度传感器工作原理

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。

光纤温度传感器工作原理

2.光纤温度传感器类型

分布式光纤温度传感器

分布式光纤温度传感器,通常用在检测空间温度分布的系统,其原理最早于1981年提出,后随着科学家的实验研究,最终研制出了此项技术。这种传感器原理发展是基于三种传感器的研究,分别是瑞利散射、布里渊散射、喇曼散射。在瑞利散射(OTDR)和布里渊散射(OTDR)的研究已取得了很大的进展,因此未来的传感器研究热点,将放在对基于喇曼散射(OTDR)的新分布式光纤传感器的研究上。

最近,土耳其Gunes Yilmaz开发出了一种分布式光纤温度传感器,此传感器的温度分辨率是1℃,空间分辨率是1。23m。在我国也有很多大学展开了对分布式光纤温度传感器的研究,例如,中国计量大学1997年发明出煤矿温度检测的传感器系统,其检测温度为-49℃~150℃,温度分辨率为0。1℃。

光纤荧光温度传感器

当前最热门的研究,就是针对光纤荧光温度传感器,其是利用荧光的材料会发光的特性,来检测发光区域的温度。这种荧光的材料通常在受到紫外线或红外线的刺激时,就会出现发光的情况,发射出的光参数和温度是有着必然联系的,因此可以通过检测荧光强度来测试温度。

世界各国的高校都设计过此类传感器,例如,韩国汉城大学发现10cm的双掺杂光纤,在其915nm的地方所反射出的荧光强度所对应的温度指数是20℃~290℃;我国清华大学借用半导体GaAs原料来吸收光,进而以光随温度改变的原理,研发出了温度范围是0℃~160℃的光纤荧光温度传感器。

光纤温度传感器类型

3.光纤温度传感器的应用领域

光纤温度传感自问世以来, 主要应用于电力系统、建筑、化工、航空航天、医疗以至海洋开发等领域,并已取得了大量可靠的应用实绩。

1、光纤温度传感器在电力系统有着重要的应用,电力电缆的表面温度及电缆密集区域的温度监测监控; 高压配电装置内易发热部位的监测; 发电厂、变电站的环境温度检测及火灾报警系统; 各种大、中型发电机、变压器、电动机的温度分布测量、热动保护以及故障诊断; 火力发电厂的加热系统、蒸汽管道、输油管道的温度和故障点检测; 地热电站和户内封闭式变电站的设备温度监测等等。

2、光纤温度传感特别是光纤光栅温度传感器很容易埋入材料中对其内部的温度进行高分辨率和大范围地测量, 因而被广泛的应用于建筑、桥梁上。美国、英国、日本、加拿大和德国等一些发达国家早就开展了桥梁安全监测的研究, 并在主要大桥上都安装了桥梁安全监测预警系统, 用来监测桥梁的应变、温度加速度、位移等关键安全指标。1999 年夏, 美国新墨西哥 Las Cruces 10 号州际高速公路的一座钢结构桥梁上安装了 120 个光纤光栅温度传感器,创造了单座桥梁上使用该类传感器最多的记录。

3、航空航天业是一个使用传感器密集的地方,一架飞行器为了监测压力、温度、振动、燃料液位、起落架状态、机翼和方向舵的位置等, 所需要使用的传感器超过 100 个, 因此传感器的尺寸和重量变得非常重要。光纤传感器从尺寸小和重量轻的优点来讲, 几乎没有其他传感器可以与之相比。

4、传感器的小尺寸在医学应用中是非常有意义的, 光纤光栅传感器是现今能够做到最小的传感器。光纤光栅传感器能够通过最小限度的侵害方式对人体组织功能进行内部测量, 提供有关温度、压力和声波场的精确局部信息。光纤光栅传感器对人体组织的技术相当丰富。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。

光纤温度传感器的应用领域

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