光纖溫度傳感器

光纖溫度傳感器

傳感裝置
光纖溫度傳感器是一種傳感裝置。對外界環境因素,如溫度、壓力,輻射等具有敏感特性。它屬于非接觸式測溫。光纖溫度傳感器可分為元件型和傳輸型兩類,前者用光纖作敏感元件,後者用光纖作傳輸線。光纖溫度傳感器在醫療、環境保護和工業自動控制等領域中有着廣闊的應用前景。
  • 中文名:光纖溫度傳感器
  • 外文名:Fiber-optic Temperature Sensor
  • 用途:
  • 類别:分布式、光纖熒光溫度傳感器 
  • 主要材料:光纖、光譜分析儀、透明晶體
  • 性質:傳感器

分類

光纖溫度傳感器一般分為兩類:一類是光纖隻起傳輸光的作用,光纖末端必須安裝其他敏感元件,構成新型傳感器的傳輸型傳感器;另一種是光纖本身的使用。某種靈敏功能使光纖具有測量溫度的功能,屬于功能型。光纖不僅能感知信息,還能傳輸信息。

應用

光纖溫度傳感器主要應用于電力系統、建築、化工、航空航天、醫療和海洋開發等領域,并取得了大量可靠的應用。

1、光纖溫度傳感器在電力系統中有着重要的應用。

2、光纖溫度傳感器廣泛應用于建築和橋梁。

3、傳感器的小尺寸在醫療應用中具有重要意義。

結構及原理

從室溫到1800℃全程測溫的光纖溫度傳感器的系統主要包括端部摻雜的光纖傳感頭、Y型石英光纖傳導束、超高亮發光二極管(LED)及驅動電路、光電探測器、熒光信号處理系統和輻射信号處理系統。

系統的工作原理為:在低溫區(400℃以下),輻射信号較弱,系統開啟發光二極管(LED)使熒光測溫系統工作。發光二極管發射調制的激勵光,經聚光鏡耦合到Y型光纖的分支端,由Y型光纖并通過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光激發而發射熒光,熒光信号由光纖導出,并通過光纖耦合器從Y型光纖的另一分支端射出,由光電探測器接收。光電探測器輸出的光信号經放大後由熒光信号處理系統處理,計算熒光壽命并由此得到所測溫度值。而在高溫區(400℃以上),輻射信号足夠強,輻射測溫系統工作,發光二極管關閉。輻射信号通過藍寶石光纖并通過Y型光纖輸出,由探測器轉換成電信号,系統通過檢測輻射信号強度計算得到所測溫度。

光纖傳感頭端部由Cr3+離子摻雜,實現光激勵時的熒光發射。摻雜部分光纖長度為8~10mm。端部光纖的外表面同時鍍複黑體腔,用于輻射測溫。(這時,光纖黑體腔長度與直徑之比大于10,可以滿足黑體腔表觀輻射率恒定的要求)。值得注意的是,要避免或減少熒光發射部分與熱輻射部分的相互幹擾,對保證整個系統的性能十分重要。

優點

光纖傳感器采用的原理、結構、式樣最多,其潛在的優點是測量精度高、抗電磁幹擾、安全防爆、可繞性好。而現有的溫度傳感器不宜用于易燃易爆場合。

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