光纤温度传感器的研制与应用
时间:2024-07-09
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自然界中的一切都与温度密切相关。自从伽利略发明了温度计,人们就开始用温度来测量。
温度传感器是最早开发和使用最广泛的传感器。但真正将温度转化为电信号的传感器是由德国物理学家赛贝发明的,即后来的热电偶传感器。50年后,德国西门子发明了铂电阻温度计。在半导体技术的支持下,本世纪开发了包括半导体热电偶传感器在内的各种温度传感器。相应地,基于波与物质之间的相互作用规律,已经开发了声学温度传感器、红外传感器和微波传感器。
自20世纪70年代光纤问世以来,随着激光技术的发展,光纤在理论和实践上被证明具有一系列优势。光纤在传感技术领域的应用也越来越受到人们的关注。随着科学技术的发展,出现了许多光纤温度传感器,预计在新技术革命的浪潮中,光纤温度传感器将得到广泛应用并发挥更大作用。
光纤温度传感器的基本工作原理是,光源发出的光通过光纤发送到调制器,被测参数的温度与进入调制区的光相互作用,产生光的光学特性(如光的强度和波长)。频率、相位等的变化,称为调制信号光。通过光电探测器发送后光纤解调后,得到测量参数。
光纤温度传感器有很多种,根据其工作原理可分为功能型和传输型。功能性光纤温度传感器通过使用光纤的各种特性(相位、偏振、强度等)作为温度的函数来测量温度。虽然这些传感器具有传输和感测的特性,但它们也增加了灵敏度和脱敏性。
传输型光纤温度传感器的光纤仅用作光信号传输,以避免温度测量区域的复杂环境。被测对象的调制功能由其他物理性质的敏感组件实现。这种传感器,由于光纤的存在,与传感头存在光耦合问题,增加了系统的复杂性,并且对机械振动等干扰敏感。
已经开发了各种光纤温度传感器。
以下简要介绍几种主要光纤温度传感器的研究现状。其中包括光纤干涉式温度传感器、半导体吸收式光纤温度传感器和光纤光栅温度传感器。
自成立以来,光纤温度传感器已被应用于电力系统、建筑、化工、航空航天、医疗和海洋开发等领域,并取得了大量可靠的应用成果。它的应用是一个方兴未艾、发展前景十分广阔的领域。到目前为止,国内外已经有了很多相关的研究,虽然在灵敏度、测量范围和分辨率方面都有了很大的发展,但我相信随着研究的深入,根据具体的应用目的,会有越来越高的精度、更简单的结构、更低的成本、更实用的解决方案,并进一步推动温度传感器的发展