光纖溫度計資料匯總(編輯修改稿)
2025-07-13 02:09 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 應(yīng)用已經(jīng)成熟，如熱電偶、熱敏電阻等。它們的敏感機(jī)理是以電信號為工作基礎(chǔ)的，即溫度信號被電信號調(diào)制。而在特殊的環(huán)境下，如易燃易爆、高電壓、強(qiáng)電場，具有腐蝕性氣體、液體以及需要快速響應(yīng)等，光纖溫度計具有獨(dú)到的優(yōu)越性。 光纖溫度計可分為兩大類，第一類為非功能型，光纖在溫度計中僅起傳輸光信號的作用，又稱傳光型或結(jié)構(gòu)型光纖溫度計。第二類為功能型，光纖不僅起光信號的傳導(dǎo)作用，它還作為測溫的敏感元件，利用多種光學(xué)效應(yīng)如偏振干涉、相位干涉等，當(dāng)光纖在受到溫度的影響光纖溫度計的特點(diǎn)是耐腐蝕，抗電磁干擾，這是其他傳感器所不能相比的。在測量端可實(shí)現(xiàn)不帶電的全光路系統(tǒng)，因而具有完全的防爆性能。下面介紹兩種典型的光纖溫度計。（1） 半導(dǎo)體吸收式光纖溫度計——非功能型 基本原理：光纖只起到光信號傳輸?shù)淖饔?。它是利用半?dǎo)體材料的光吸收響應(yīng)隨溫度而變化的特性，根據(jù)透過半導(dǎo)體的光強(qiáng)變化檢測溫度。例如單波長式半導(dǎo)體光纖溫度傳感器，半導(dǎo)體的透光率與溫度的變化曲線如下圖所示：溫度變化時，半導(dǎo)體的透光率曲線發(fā)生變化。當(dāng)溫度升高時，曲線將向長波方向移動，在光源的光譜處于λg附近的特定入射波長范圍內(nèi)，其透過光強(qiáng)將衰減，測出光強(qiáng)變化，就可知對應(yīng)的溫度變化。這類溫度計測溫范圍為30℃——300℃。半導(dǎo)體光纖傳感器的裝置簡圖及探頭結(jié)構(gòu)如圖所示：（2） 干涉型光纖溫度計——功能型基本原理：溫度的變化會引起相位的變化，即采用相位調(diào)制的方法。通過光纖干涉儀來檢測相位大小的變化即可測得溫度值。光纖即為溫度敏感元件。馬赫—曾德爾干涉光纖應(yīng)變傳感器：馬赫—曾德爾干涉儀（fiberoptic MachZehnder interferometric sensor，MZI）是奧地利物理學(xué)家Ernst Mach和Ludwig Zehnder于19世紀(jì)末發(fā)明的。它的基本原理是將相干光分成兩束，在其中一束引入一定的光程差，再使兩束光聚合在一起，通過對相位不同的兩束光的干涉效應(yīng)的分析可以測量他們之間的位相差。 由激光源發(fā)射的相干光經(jīng)由入射光纖到達(dá)第一個光纖耦合器，被分為強(qiáng)度相等的兩束，分別進(jìn)入兩根完全相同的光纖。兩根光纖，一根用作參考，另一根則為測量光纖，它的一段與被測物體粘結(jié)在一起，被測物體的應(yīng)變會引起測量光纖長度的微小改變，從而改變在其中傳播的光線的光程。當(dāng)兩束光重聚在一起時，會發(fā)生干涉效應(yīng)。輸出光強(qiáng)度的改變?nèi)Q于相位差的大小。干涉型光纖溫度計：光纖中光波的相位由光纖波導(dǎo)的物理長度、折射率及其分布、波導(dǎo)橫向幾何尺寸所決定。一般來說，壓力、溫度等外界物理量能直接改變上述三個波導(dǎo)參數(shù)，產(chǎn)生相位變化，即實(shí)現(xiàn)光纖的相位調(diào)制，這樣就可以實(shí)現(xiàn)對外界物理量的測量。但目前各類光纖傳感器都不能感知光
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