光纤温度传感器应用

光纤温度传感器应用
    光纤温度传感器是采用光纤作为敏感元件或能量传输介质而构成的，它有接触式和非接触式等多种形式。光纤传感器的特点是灵敏度高；电绝缘性能好，可适用于强烈电磁干扰、强辐射的恶劣环境；体积小、重量轻、可弯曲；可实现不带电的全光型探头等。近几年来光纤温度传感器在许多领域得到应用。
光纤传感器由光发送器、光源、光纤(含敏感元件)、光接收器、信号处理系统和各种连接件等部分构成，如图3-68所示。由光发送器发出的光经过源光纤引导到敏感元件。在这里，光的某一性质受到被测量的调制，已调光经由接收光纤辐合到光接收器，使光信号转变为电信号，最后经信号处理系统得到所期待的被测量。

    从本质上分析，光就是一种电磁波，其波长范围从极远红外的1mm到极远紫外的10mm。电磁波的物理作用和生物化学作用主要是因为其中的电场而引起。因此，必须要考虑光的电矢量振动问题。只要使光的强度、偏振态、频率和相位等参量之一随被测量状态的变化而变化，或者说受到被测量的调制，则有可能通过对光强的调制、偏振调制、频率调制或相位调制等进行解调，从而获得所需要的被测量的信息。
    光纤传感器可分为功能型和非功能型两种类型，能型传感器是利用光纤的各种特性，光纤本身感受被测量的变化，光纤既是传输介质，又是敏感元件；非功能型传感器又称传光型，是由其他敏感元件感受被测量的变化，光纤仅作为光信号的传输介质。
    非功能型光纤温度传感器在实际测温中得到较多的应用，并有多种类型，已实用化的温度计有液晶光纤温度传感器、荧光光纤温度传感器、半导体光纤温度传感器和光纤辐射温度计等。
    1.液晶光纤测温
    液晶光纤温度传感器是利用液晶的“热色”效应而工作的，例如在光纤端面上安装液晶片，在液晶片中按比例混入三种液晶，温度在10~45℃范围变化，液晶颜色由绿变成深红，光的反射率也随之变化，测量光强变化可知相应的温度，其精度约为0.1℃。不同类型的液晶光纤温度传感器的测温范围可在-50~250℃之间。
    2.荧光光纤测温
    荧光光纤温度传感器的工作原理是利用荧光材料的荧光强度随温度而变化，或荧光强度的衰变速度随温度而变化的特性，前者称荧光强度型，后者称荧光余辉型。其结构是在光纤头部黏接荧光材料，用紫外线进行激励，荧光材料将会发出荧光，检测荧光强度就可以检测温度。荧光强度型传感器的测温范围为-50℃~200℃；荧光余辉型温度传感器的测温范围为-50~250℃。
    3.半导体光纤测温
    半导体光纤温度传感器是利用半导体的光吸收响应随温度而变化的特性，根据透过半导体的光强变化检测温度。温度变化时，半导体的透光率曲线也随之变化，当温度升高时，特性曲线将向长波方向移动，在光源的光谱处于λ_g附近的特定入射波长的波段内，其透过光强将减弱，测出光强变化就可知对应的温度变化。半导体光纤温度传感器构成的温度计的测温范围为-30~300℃。
    4.光纤辐射测温
    光纤辐射温度计的工作原理和分类与普通的辐射测溢仪表类似，它可以接近或接触目标进行测温。目前，因受光纤传输能力的限制，其工作波长一般为短波，采用亮度法或比色法测量。
    光纤辐射温度计的光纤可以直接延伸为敏感探头，也可以经过耦合器，用刚性光导棒延伸。光纤敏感探头有多种类型，如直型、楔型、带透镜型和黑体型等。
    典型光纤辐射温度计的测温范围为200~4000℃，分辨力可达0.01℃，在高温时精确度可优于±0.2%读数值，其探头耐温一般可达300℃，加冷却后可达500℃。
本文来自：温度仪表  http://www.360abg.com/products/wenduyibiao/