资源描述：
《光纤温度传感器.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、简述光纤温度传感器原理及应用分析目录光纤传感器基本原理1功能型光纤温度传感器2传输型光纤温度传感器3总结与展望4一、光纤传感原理外界物理量直接可测信号物理量敏感特性二、光纤温度传感器原理特点相关应用分类光纤温度传感器功能型传输型功能型：利用光导纤维本身具有的某种敏感功能而使光纤起到测量温度的作用传输型：光导纤维只起到传输光的作用，必须在光纤端面加装其它的敏感元件才能构成新型传感器的传输型传感器。三、两种传感器的举例介绍12功能型分布式光纤温度传感器干涉式光纤温度传感器3反射式光纤温度传感器4光纤光栅温度传感器1
2、.干涉式光纤温度传感器属于相位调制式功能型光纤温度传感器，主要应用于精密测温领域工作原理：当两根在温度场的光纤在不同的温度场工作时,其折射率会产生差异,随之光程也会发生差异.若此时进行耦合,就会产生干涉现象.设两臂光纤的长度分别为L1,和L2,光在光纤中的传播常数为β,纤芯的折射率为n,光在真空中的传播常数为k,经过这段光纤传输后，两根光纤输出光的相位差为:当光纤其中一臂受温度的影响发生变化后,光输出相位差发生变化：单位长度光纤温度变化一度时产生的变化温度变化一度时β产生的变化2.分布式光纤温度传感器----斯
3、托克斯光和反斯托克斯光波长；----普朗克常数；----真空中的光速；-----波尔兹曼常数；-----偏移波数；-----绝对温度。拉曼散射光就是由斯托克斯光和反斯托克斯光这两种不同波长的光组成的,其波长的偏移由光纤组成元素的固定属性决定,因此拉曼散射光的强度与温度有关,其关系如下:在系统设计中,采用双通道双波长比较的方法,即对斯托克斯光和反斯托克斯光分别进行采集,利用两者强度的比值解调温度信号分布式光纤温度传感器系统2.分布式光纤温度传感器光线调制拉曼散射分束器、反光镜、双光栅单色仪斯托克斯和反斯托克斯散射
4、光光电倍增器过滤噪声电子计数器计算机拉曼分布式温度传感器不足之处：返回信号非常弱,因为反斯托克斯-拉曼散射比瑞利散射强度要弱20～30dB.主要优点是:1、非接触测量,可测运动物体的瞬间温度;2、响应速度快,没有一般温度计的热平衡时间,可作为高温测量.3.反射式光纤温度传感器传感原理：反射率随温度变化。这种结构的传感器其输出随温度变化的响应速度较快,响应时间小于3秒测温范围：0一150℃,准确度1℃3反射式温度传感器反射式光纤温度测量系统特点：适合用作测量高压电气设备绝缘内部温度的传感器由于此测量方法中所用的测
5、温元件是全绝缘、小尺寸的光纤温度传感器,用在高压电气设备上的最大优点是可以直接测出高压电气设备的内部温度。4.光纤光栅温度传感器工作原理：借助于某种装置将被测参量的变化转化为作用于光纤光栅上的应变或温度的变化,从而引起光纤光栅布喇格波长的变化通过建立并标定光纤光栅的应变或温度响应与被测参量变化的关系,就可以由光纤光栅布喇格波长的变化,测量出被测量的变化。将被测参量的变化光纤光栅上的应变或温度的变化光纤光栅布喇格波长的变化建立两者之间建的关系测出被测参量的变化4.光纤光栅温度传感器根据光纤耦合模理论,当宽带光在光
6、纤布喇格光栅中传输时,产生模式藕合,满足布喇格条件的波长光被反射,于是有光纤光栅的中心反射波长随的改变而改变，由于温度和应力的变化都导致和发生变化,产生和可得布喇格条件的发射光波长的移位为光纤栅格周期导模的有效折射率4.光纤光栅温度传感器测温系统双波长光纤温度传感器1半导体吸收式光纤温度传感器2使用双金属片的光纤温度传感器32.光纤传输型温度传感器4光纤荧光温度传感器5新型结构光纤温度传感器4辐射式光纤温度传感器6接触式非接触式非接触式双波长光纤温度传感器接收黑体腔发射的辐射光波从测量现场传回至仪表波分复用器将
7、辐射光转换成电信号进行A/D转换，由二次仪表计算出温度接触式光纤温度传感器光纤探头接触式的蓝宝石光纤接触式双波长光纤温度传感器蓝宝石光纤可以构成良好的黑体式温度传感器.传感器在蓝宝石光纤的一端涂覆高反射率的感温介质薄层,并经高温烧结形成一个微型的光纤感温腔.在其接触热源达到热平衡时,感温腔辐射的光信号经蓝宝石光纤传输耦合进传输光纤内.优点：1、蓝宝石单晶物理化学性能稳定、机械强度好、本质绝缘,耐腐蚀2、在0.3～0.4μm波段范围内透光性很好,熔点高达2045℃.3、蓝宝石单晶光纤既有蓝宝石单晶的优良性能又有光
8、波导的特点,测温范围在500～2000℃缺点：当温度高于1700℃时,表面有所变化,应用受到一定的限制2、半导体吸收式光纤温度传感器温敏元件采用半导体材料(如GaAs）制成。其光谱透过率T（λ，t）为温度和波长的函数透过率与温度和波长的关系光强和温度的关系：入射光强半导体材料入射面的反射率与半导体材料相关的常数温度为0K时的禁带宽度能量温度半导体材料厚度半导体光纤温度传感器半导体光纤温
