溫度傳感器可以說(shuō)是最常用的傳感器類型之一，比如空調(diào)溫度的顯示等，均依賴于溫度傳感器。為增進(jìn)大家對(duì)溫度傳感器的認(rèn)識(shí)，本文將對(duì)溫度傳感器進(jìn)行介紹。通過(guò)本文，你將了解到光纖溫度傳感器及其結(jié)構(gòu)，以及光纖溫度傳感器的分類。如果你對(duì)溫度傳感器具有興趣，不妨繼續(xù)往下閱讀哦。

一、光纖溫度傳感器及其結(jié)構(gòu)

光纖溫度傳感器是一種傳感裝置，利用部分物質(zhì)吸收的光譜隨溫度變化而變化的原理，分析光纖傳輸?shù)墓庾V了解實(shí)時(shí)溫度，主要材料有光纖、光譜分析儀、透明晶體等，分為分布式、光纖熒光溫度傳感器。

光纖溫度傳感器采用一種和光纖折射率相匹配的高分子溫敏材料涂覆在二根熔接在一起的光纖外面，使光能由一根光纖輸入該反射面從另一根光纖輸出，由于這種新型溫敏材料受溫度影響，折射率發(fā)生變化，因此輸出的光功率與溫度呈函數(shù)關(guān)系。其物理本質(zhì)是利用光纖中傳輸?shù)墓獠ǖ奶卣鲄⒘?，如振幅、相位、偏振態(tài)、波長(zhǎng)和模式等，對(duì)外界環(huán)境因素，如溫度，壓力，輻射等具有敏感特性。它屬于非接觸式測(cè)溫。

從室溫到1800℃全程測(cè)溫的光纖溫度傳感器的系統(tǒng)主要包括端部摻雜的光纖傳感頭、 Y型石英光纖傳導(dǎo)束、 超高亮發(fā)光二極管(LED)及驅(qū)動(dòng)電路、 光電探測(cè)器、熒光信號(hào)處理系統(tǒng)和輻射信號(hào)處理系統(tǒng)。

系統(tǒng)的工作原理為: 在低溫區(qū)(400℃以下)， 輻射信號(hào)較弱， 系統(tǒng)開啟發(fā)光二極管(LED)使熒光測(cè)

溫系統(tǒng)工作。 發(fā)光二極管發(fā)射調(diào)制的激勵(lì)光， 經(jīng)聚光鏡耦合到Y(jié)型光纖的分支端， 由Y型光纖并通過(guò)光纖耦合器耦合到光纖溫度傳感頭。

光纖傳感頭端部受激勵(lì)光激發(fā)而發(fā)射熒光，熒光信號(hào)由光纖導(dǎo)出， 并通過(guò)光纖耦合器從Y型光纖的另一分支端射出， 由光電探測(cè)器接收。

光電探測(cè)器輸出的光信號(hào)經(jīng)放大后由熒光信號(hào)處理系統(tǒng)處理， 計(jì)算熒光壽命并由此得到所測(cè)溫度值。 而在高溫區(qū)(400℃以上)， 輻射信號(hào)足夠強(qiáng)， 輻射測(cè)溫系統(tǒng)工作， 發(fā)光二極管關(guān)閉。

輻射信號(hào)通過(guò)藍(lán)寶石光纖并通過(guò)Y型光纖輸出， 由探測(cè)器轉(zhuǎn)換成電信號(hào)， 系統(tǒng)通過(guò)檢測(cè)輻射信號(hào)強(qiáng)度計(jì)算得到所測(cè)溫度。

光纖傳感頭端部由Cr3+離子摻雜， 實(shí)現(xiàn)光激勵(lì)時(shí)的熒光發(fā)射。 摻雜部分光纖長(zhǎng)度為8～10 mm。 端部光纖的外表面同時(shí)鍍覆黑體腔， 用于輻射測(cè)溫。 (這時(shí)，光纖黑體腔長(zhǎng)度與直徑之比大于10，可以滿足黑體腔表觀輻射率恒定的要求)。 值得注意的是， 避免或減少熒光發(fā)射部分與熱輻射部分的相互干擾， 對(duì)保證整個(gè)系統(tǒng)的性能十分重要。

經(jīng)過(guò)分析， 可以發(fā)現(xiàn)這種干擾主要表現(xiàn)為:

1) 熒光信號(hào)中輻射背景信號(hào)對(duì)熒光壽命檢測(cè)精度的影響，

2) 光纖表面鍍覆對(duì)熒光強(qiáng)度的影響，

3) 光纖內(nèi)Cr3+離子摻雜對(duì)黑體腔熱輻射信號(hào)的影響。

二、光纖溫度傳感器分類

(一)分布式光纖溫度傳感器

分布式光纖溫度傳感器，通常用在檢測(cè)空間溫度分布的系統(tǒng)，其原理最早于1981年提出，后隨著科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)研究，最終研制出了此項(xiàng)技術(shù)。這種傳感器原理發(fā)展是基于三種傳感器的研究，分別是瑞利散射、布里淵散射、喇曼散射。在瑞利散射(OTDR)和布里淵散射(OTDR)的研究已取得了很大的進(jìn)展，因此未來(lái)的傳感器研究熱點(diǎn)，將放在對(duì)基于喇曼散射(OTDR)的新分布式光纖傳感器的研究上。

最近，土耳其Gunes Yilmaz開發(fā)出了一種分布式光纖溫度傳感器，此傳感器的溫度分辨率是1℃，空間分辨率是1。23m。在我國(guó)也有很多大學(xué)展開了對(duì)分布式光纖溫度傳感器的研究，例如，中國(guó)計(jì)量大學(xué)1997年發(fā)明出煤礦溫度檢測(cè)的傳感器系統(tǒng)，其檢測(cè)溫度為-49℃～150℃，溫度分辨率為0。1℃。

(二)光纖熒光溫度傳感器

當(dāng)前最熱門的研究，就是針對(duì)光纖熒光溫度傳感器，其是利用熒光的材料會(huì)發(fā)光的特性，來(lái)檢測(cè)發(fā)光區(qū)域的溫度。這種熒光的材料通常在受到紫外線或紅外線的刺激時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)發(fā)光的情況，發(fā)射出的光參數(shù)和溫度是有著必然聯(lián)系的，因此可以通過(guò)檢測(cè)熒光強(qiáng)度來(lái)測(cè)試溫度。

世界各國(guó)的高校都設(shè)計(jì)過(guò)此類傳感器，例如，韓國(guó)漢城大學(xué)發(fā)現(xiàn)10cm的雙摻雜光纖，在其915nm的地方所反射出的熒光強(qiáng)度所對(duì)應(yīng)的溫度指數(shù)是20℃～290℃;我國(guó)清華大學(xué)借用半導(dǎo)體GaAs原料來(lái)吸收光，進(jìn)而以光隨溫度改變的原理，研發(fā)出了溫度范圍是0℃～160℃的光纖熒光溫度傳感器。

以上便是此次小編帶來(lái)的“溫度傳感器”相關(guān)內(nèi)容，通過(guò)本文，希望大家對(duì)光纖溫度傳感器具備一定的認(rèn)知。如果你喜歡本文，不妨持續(xù)關(guān)注我們網(wǎng)站哦，小編將于后期帶來(lái)更多精彩內(nèi)容。最后，十分感謝大家的閱讀，have a nice day!