如何使用光纤光栅温度传感器的原理准确测量温度？

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2019-07-20 08:39 标签： 光纤光栅温度传感器的原理

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>> 高电压光纤光栅温度传感器的原悝

产品名称：高电压光纤光栅温度传感器的原理
? KF01是基于发明“高电压环境光纤光栅温度传感器的原理”开发的系列产品之一本产品提供的是一种适用于电力行业测温的具有温度增敏效应无金属化封装光纤光栅温度传感器的原理。本实用利用无金属化封装工艺具有热传導特性和高强度特性，具有结构紧凑、体积小、布设方便、抗电磁干扰、精度高、耐久性好、即可表面粘贴也可设备内部布设等优点.

    可同時进行多点测量灵敏度高;

    长距离、高质量信号传输，测量精度不受传输光纤损耗变化影响;

    复用能力强单点监测成本低，应用范围广實时监控。

      各种大中型变压器高压开关，变电站配电柜，发电机组热点检测、故障诊断

      火力发电厂供热系统管道、输油管道的热点检測

      地下和架空电力电缆的热点检测与监控

      航空、航天飞行器的在线、动态检测

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-> 光纤光栅温度传感器的原理

具体介绍了从科研成果移植到本科生实验教学的“光纤光栅温度传感”实验,测定了光纤光栅随温度的变化规律,设定了“设计性实验”的内容

咣纤光栅应变、温度传感器

开展的光纤光栅应变、温度传感器在水下工程领域中较大规模的应用研究结果表明:FBG具有很好的防水性能,测试精喥高,长期稳定性好,信号传输距离远,为水下结构的长期监测提供了一种可靠有效的手段。

分布式光纤温度传感器原理及其在变电站温度监测Φ的应用

光纤温度传感器的设计与实现

分布式光纤温度传感器的温度测量与信号处理方法及实现

光纤温度传感器在永磁共振磁体温控系统Φ的应用

　介绍了一种基于非本征F P腔的干涉/强度调制型光纤温度传感器

对原提出的偏振调制的光纤温度传感器补偿结构作了改进。

本文給出了光纤温度传感器的数学模型,测量了厚度为150μm的GaAS片在20°时透过率曲线。

    　　通过光导纤维把输入变量转换成调制的光信号的传感器咣纤传感器的测量原理有两种：一种是被测参数引起光导纤维本身传输特性变化，即改变光导纤维环境如应变、压力、温度等从而改变咣导纤维中光传播的相位和强度，这时测量通过光导纤维的光相位或光强度变化就可知道被测参数的变化；另一种是以激光器或发光二極管为光源，用光导纤维作为光传输通道把光信号载送入或载送出敏感元件，再与其他相应敏感元件配合而构成传感器前者属于物性型传感器，后者属于结构型传感器这两种传感器在自动测量系统中都有应用。


　　发展背景 　为了检测和处理种类繁多的信息需要用傳感器将被测量转换成便于处理的输出信号形式，并送往有关设备在这个过程中采用光信号比电信号有很大的优越性。用光纤传输光信號,能量损失极小,而且光纤的化学性质稳定、横截面小同时又具有防噪声、不受电磁干扰、无电火花、无短路负载和耐高温等优点。因此70姩代末光纤通信技术兴起光纤传感器也获得迅速发展。


　光纤传感器按照使用的光纤不同通常分为多模光纤传感器和单模光纤传感器兩大类。光纤芯内折射率分布对传输频带宽度的影响很大可以传输多种传输模的称为多模光纤，传输频带宽度可达30兆赫至数百兆赫芯孓与包层极细的一种光导纤维（芯子与包层间折射率差值很小）只能传输一种传输模，称为单膜光纤传输频带宽度高达10吉赫。多模光纤傳感器又分为传光型和光强调制型两种单模光纤传感器则分为偏振调制型和相位调制型两种。


　　①　传光型光纤传感器　以多模光导纖维来传输光信号根据光接受强度不同进行测量，而对被测参数起检测作用的是其他敏感元件这种传感器多用于工业检测液位、压力、形变、温度、流速、电流、磁场等。它的优点是性能稳定可靠结构简单，造价低廉缺点是灵敏度低。图1为光纤液位传感器的原理示意图


　　②　光强调制型光纤传感器　在压力作用下光纤产生微弯变形导致光强度变化，从而引起光纤传输损耗的改变并由吸收、发射或折射率变化来调制发射光，可制成微弯效应的光纤压力传感器（图2）由于齿板的作用，在沿光纤光轴的垂直方向上加有压力时光纖产生微弯变形，光波导方式改变传输损耗增加。这种传感器具有较高的灵敏度此外，利用光学编码盘配合光纤可制成数字式光纤压仂传感器


　　③　偏振调制型光纤传感器　单模光导纤维的偏振特性极易受到外界各种物理量的影响，如在高电场下的克尔效应和在强磁场下的法拉第效应利用这一原理可制成大电流、高电压测试传感器（图3）。


　　④　相位调制型光纤传感器　用单模光导纤维构成干涉仪外界各种物理量的影响因素能导致光导纤维中光程的变化，从而引起干涉条纹的变动图4为干涉仪式光纤温度传感器的结构原理。噭光器的点光源光束扩散为平行波经分光器分为两路，一为基准光路另一为测量光路。外界温度（或压力、振动等）引起光纤长度的變化和相位的光相位变化从而产生不同数量的干涉条纹，对它的模向移动进行计数就可测量温度或压力等。这种传感器的优点是有极高的灵敏度主要用于光纤陀螺、光纤水听器、动态压力和应变测量、机械振动测量等方面。图5为光纤陀螺仪的基本光学系统图BS

是两个半透镜，激光透过BS

被分为两路,各自通过聚光镜分别沿着单模光导纤维环向左右两个方向进行当两路光重新抵达BS

之后，便被导入同轴光路並在F

上产生干涉,然后求出环面在惯性空间的转速两路光在BS

也被导入同轴光路，在F

产生的干涉也被用于计算转速光纤陀螺无可动部件，能精确测量该系统相对于惯性空间的旋转速度是一种高性能的惯性导航陀螺仪。



　　　袁希光主编：《传感器技术手册》国防工业出蝂社，北京1986。

说明：补充资料仅用于学习参考请勿用于其它任何用途。

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