基于染料荧光多个特征的光纤温度传感器.pdf

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1、第３７卷第１１期仪器仪表学报Ｖｏｌ３７Ｎｏ１１２０１６年１１月ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔＮｏｖ．２０１６基于染料荧光多个特征的光纤温度传感器张巍巍，史凯兴（南昌航空大学江西省光电检测技术工程实验室江西３３００６３）摘要：以罗丹明Ｂ的多个荧光特征作为不同的温度传感信号，设计制作了一种新型的、可以通过多个不同方式传感温度的光纤温度传感器，搭建了温度传感系统，研究了包括荧光强度、荧光谱带带宽、谱峰以及谱带重心波长的位置、谱带上不同波长处的强度比例等各荧光特征的温敏特性。其中，两种新型传感方

2、法以发射谱带的重心位置以及谱带上不同波长的荧光强度之比作为传感信号，表现出比传统的峰值频移法和双色染料荧光强度比法更高的灵敏度和精度。传感系统的典型性能指标为：重心法传感的灵敏度为０．０４９ｎｍ／℃，非线性度为１．５％ＦＳ，分辨力２℃，重复性为０．８％ＦＳ；自参考双波长强度比法的灵敏度为０．００２０４／℃，非线性度为２．９％ＦＳ，分辨力１．５℃，重复性为１．６％ＦＳ。这种新型多传感函数的光纤温度传感器及系统可以满足实际应用中不同测温环境的特定需求，尤其在生理、自然环境温区有良好的应用前景。为了验证实验系统，用家用微波炉加热一杯水，基于

3、重心法和自参考强度比法成功检测到了水的实时升温曲线。关键词：光纤温度传感器；荧光强度比；频移；罗丹明Ｂ中图分类号：ＴＨ８１１文献标识码：Ａ国家标准学科分类代码：４６０．４０ＦｉｂｅｒｏｐｔｉｃｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｅｎｓｏｒｂａｓｅｄｏｎｄｙｅｍｕｌｔｉｐｌｅｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓＺｈａｎｇＷｅｉｗｅｉ，ＳｈｉＫａｉｘｉｎｇ（ＪｉａｎｇｘｉＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＬａｂｏｒａｔｏｒｙｆｏｒＯｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＴｅｓｔｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＮａｎｃｈａｎｇＨａｎｇｋｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔ

4、ｙ，Ｎａｎｃｈａｎｇ３３００６３，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＭｕｌｔｉｐｌｅｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＲｈｏｄａｍｉｎｅＢ（ＲｈＢ），ａｋｎｏｗｎｄｙｅ，ｗｅｒｅｆｏｕｎｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｄｅｐｅｎｄｅｎｔ．Ｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｉｎｃｌｕｄｉｎｇｔｈｅｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅｉｎｔｅｎｓｉｔｙ，ｂａｎｄｗｉｄｔｈｏｆｅｍｉｓｓｉｏｎ，ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｉｃｐｅａｋａｎｄｂａｒｙｃｅｎｔｅｒｗａｖｅｌｅｎｇｔｈｐｏｓｉｔｉｏｎｓ，ａｎｄｉｎｔｅｎｓｉｔｙｒａｔｉｏｏｆｔ

5、ｈｅｗａｖｅｌｅｎｇｔｈｓｓｅｌｅｃｔｅｄｉｎｔｈｅｂａｎｄｗａｖｅｌｅｎｇｔｈｒａｎｇｅｗａｒｅｓｔｕｄｉｅｄ．ＡｆｉｂｅｒｏｐｔｉｃｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｅｎｓｏｒｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄａｎｄｔｈｅｆｉｂｅｒｏｐｔｉｃｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｅｎｓｉｎｇｓｙｓｔｅｍｗａｓｂｕｉｌｔｕｓｉｎｇｔｈｅｓｅｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＲｈＢａｓｔｈｅｓｅｎｓｉｎｇｓｉｇｎａｌｓ．Ａｍｏｎｇｔｈｅｍｕｌｔｉｐｌｅｓｅｎｓｉｎｇｆｕｎｃｔｉｏｎｓ，ｔｗｏｎｏｖｅｌｓｅｎｓｉｎｇｍｅｔｈｏｄｓｔｈａｔｔａｋｅｔ

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8、ｒｅｎｔｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｏｆａｃｔｕａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ．Ｐａｒｔｉｃｕｌａｒｌｙ，ｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｉｎｔｈｅｈｕｍａｎｂｏｄｙｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔａｎｄｎａｔｕｒａｌ