光纤温度传感器

光纤温度传感器

传感装置
光纤温度传感器是一种传感装置。对外界环境因素,如温度、压力,辐射等具有敏感特性。它属于非接触式测温。光纤温度传感器可分为元件型和传输型两类,前者用光纤作敏感元件,后者用光纤作传输线。光纤温度传感器在医疗、环境保护和工业自动控制等领域中有着广阔的应用前景。
  • 中文名:光纤温度传感器
  • 外文名:Fiber-optic Temperature Sensor
  • 用途:
  • 类别:分布式、光纤荧光温度传感器 
  • 主要材料:光纤、光谱分析仪、透明晶体
  • 性质:传感器

分类

光纤温度传感器一般分为两类:一类是光纤只起传输光的作用,光纤末端必须安装其他敏感元件,构成新型传感器的传输型传感器;另一种是光纤本身的使用。某种灵敏功能使光纤具有测量温度的功能,属于功能型。光纤不仅能感知信息,还能传输信息。

应用

光纤温度传感器主要应用于电力系统、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。

1、光纤温度传感器在电力系统中有着重要的应用。

2、光纤温度传感器广泛应用于建筑和桥梁。

3、传感器的小尺寸在医疗应用中具有重要意义。

结构及原理

从室温到1800℃全程测温的光纤温度传感器的系统主要包括端部掺杂的光纤传感头、Y型石英光纤传导束、超高亮发光二极管(LED)及驱动电路、光电探测器、荧光信号处理系统和辐射信号处理系统。

系统的工作原理为:在低温区(400℃以下),辐射信号较弱,系统开启发光二极管(LED)使荧光测温系统工作。发光二极管发射调制的激励光,经聚光镜耦合到Y型光纤的分支端,由Y型光纤并通过光纤耦合器耦合到光纤温度传感头。光纤传感头端部受激励光激发而发射荧光,荧光信号由光纤导出,并通过光纤耦合器从Y型光纤的另一分支端射出,由光电探测器接收。光电探测器输出的光信号经放大后由荧光信号处理系统处理,计算荧光寿命并由此得到所测温度值。而在高温区(400℃以上),辐射信号足够强,辐射测温系统工作,发光二极管关闭。辐射信号通过蓝宝石光纤并通过Y型光纤输出,由探测器转换成电信号,系统通过检测辐射信号强度计算得到所测温度。

光纤传感头端部由Cr3+离子掺杂,实现光激励时的荧光发射。掺杂部分光纤长度为8~10mm。端部光纤的外表面同时镀复黑体腔,用于辐射测温。(这时,光纤黑体腔长度与直径之比大于10,可以满足黑体腔表观辐射率恒定的要求)。值得注意的是,要避免或减少荧光发射部分与热辐射部分的相互干扰,对保证整个系统的性能十分重要。

优点

光纤传感器采用的原理、结构、式样最多,其潜在的优点是测量精度高、抗电磁干扰、安全防爆、可绕性好。而现有的温度传感器不宜用于易燃易爆场合。

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