光纖溫度感測器的系統結構及工作原理

時間 2022-02-01 17:40:29

1樓:匿名使用者

光纖溫度感測器的結構原理有很多種。其基本系統結構如圖。

光纖溫度感測器,是一類利用在光線在光線中傳輸時,光的振幅、相位、頻率、偏振態等隨光纖溫度變化而變化的原理製作的感測器。

光纖溫度感測器一般分為兩類:一類是光導纖維只起到傳輸光的作用,必須在光纖端麵加裝其它敏感元件才能構成新型感測器的傳輸型感測器;另一類是利用光導纖維本身具有的某種敏感功能而使光纖起測量溫度的作用,屬於功能型,光纖既感知資訊,又傳輸資訊。

傳輸型感測器:

根據幾何光學理論(參照上圖),當光線以某—較小的入射角,由折射率為n1的光密物質射向折射率為n2的光疏物質,則一部分入射光以折射角折射入光疏物質,其餘部分以角度反射回光密物質。 當光線的入射角θ1增大到某一角度θc時,透射入光疏物質的折射光則沿介面傳播,當入射角θ1>θc 時,光線不會透過其介面,而全部反射到光密物質內部,也就是說光被全反射。根據這個原理(參照下圖),只要使光線射入光纖端麵的光與光軸的夾角θ0小於一定值,則入射到光纖纖芯和包層介面的φ1角就滿足大於臨界角的條件,光線就射不出光纖的纖芯。

光線在纖芯和包層的介面上不斷地產生全反射而向前傳播,光就能從光纖的一端以光速傳播到另一端,這就是光纖傳光的基本原理。

從光纖的傳輸原理可知,在特定條件下,光在光纖中不是沿著纖芯傳遞的,而是反覆折射傳遞的。

這時纖芯、包層的密度,射入纖芯的外來光線都可以影響光在纖芯中傳輸的振幅、相位、頻率、偏振態。而功能型的光纖感測器就是利用溫度和這種影響的關係,做出的感測器。

例如:干涉式光纖溫度感測器:(如下圖 )來自雷射器的光束被波導分成兩路,分別經過 l1 和 l2 兩條光纖後,在輸出端重新合成。

當溫度變化時,兩束光由於相位不同而發生干涉,干涉產生的光強按正弦規律週期性變化並與長度差 l2-l2 成正比 通過干涉式溫度感測器光強的檢測,可達到檢測溫度的目的。

2樓:恩典6j荺

從室溫到1800℃全程測溫的光纖溫度感測器的系統主要包括端部摻雜的光纖感測頭、 y型石英光纖傳導束、 超高亮發光二極體(led)及驅動電路、 光電探測器、螢光訊號處理系統和輻射訊號處理系統。

系統的工作原理為: 在低溫區(400℃以下), 輻射訊號較弱, 系統開啟發光二極體(led)使螢光測溫系統工作。 發光二極體發射調製的激勵光, 經聚光鏡耦合到y型光纖的分支端, 由y型光纖並通過光纖耦合器耦合到光纖溫度感測頭。

光纖感測頭端部受激勵光激發而發射螢光, 螢光訊號由光纖匯出, 並通過光纖耦合器從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訊號經放大後由螢光訊號處理系統處理, 計算螢光壽命並由此得到所測溫度值。 而在高溫區(400℃以上), 輻射訊號足夠強, 輻射測溫系統工作, 發光二極體關閉。

輻射訊號通過藍寶石光纖並通過y型光纖輸出, 由探測器轉換成電訊號, 系統通過檢測輻射訊號強度計算得到所測溫度。

光纖感測頭端部由cr3+離子摻雜, 實現光激勵時的螢光發射。 摻雜部分光纖長度為8~10 mm。 端部光纖的外表面同時鍍覆黑體腔, 用於輻射測溫。

(這時,光纖黑體腔長度與直徑之比大於10,可以滿足黑體腔表觀輻射率恆定的要求)。 值得注意的是, 避免或減少螢光發射部分與熱輻射部分的相互干擾, 對保證整個系統的效能十分重要。

經過分析, 可以發現這種干擾主要表現為:

1) 螢光訊號中輻射背景訊號對螢光壽命檢測精度的影響,

2) 光纖表面鍍覆對螢光強度的影響,

3) 光纖內cr3+離子摻雜對黑體腔熱輻射訊號的影響。

光纖溫度感測器的工作原理是什麼?

3樓:網際網路時代

光纖溫度感測器工作原理為: 在低溫區(400℃以下), 輻射訊號較弱, 系統開啟發光二極體(led)使螢光測溫系統工作。 發光二極體發射調製的激勵光, 經聚光鏡耦合到y型光纖的分支端, 由y型光纖並通過光纖耦合器耦合到光纖溫度感測頭。

光纖感測頭端部受激勵光激發而發射螢光, 螢光訊號由光纖匯出, 並通過光纖耦合器從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訊號經放大後由螢光訊號處理系統處理, 計算螢光壽命並由此得到所測溫度值。 而在高溫區(400℃以上), 輻射訊號足夠強, 輻射測溫系統工作, 發光二極體關閉。

輻射訊號通過藍寶石光纖並通過y型光纖輸出, 由探測器轉換成電訊號, 系統通過檢測輻射訊號強度計算得到所測溫度。

光纖感測頭端部由cr3+離子摻雜, 實現光激勵時的螢光發射。 摻雜部分光纖長度為8~10 mm。 端部光纖的外表面同時鍍覆黑體腔, 用於輻射測溫。

(這時,光纖黑體腔長度與直徑之比大於10,可以滿足黑體腔表觀輻射率恆定的要求)。 值得注意的是, 避免或減少螢光發射部分與熱輻射部分的相互干擾, 對保證整個系統的效能十分重要。

經過分析, 可以發現這種干擾主要表現為:

1) 螢光訊號中輻射背景訊號對螢光壽命檢測精度的影響,2) 光纖表面鍍覆對螢光強度的影響,

3) 光纖內cr3+離子摻雜對黑體腔熱輻射訊號的影響。

4樓:匿名使用者

溫度變化的時候會改變光在物質中的傳播速度,也就是說,當溫度變化的時候光路中的折射率會發生變化,這個時候光路終點位置會產生乙個偏移,測量後根據物質特性可以計算出溫度

光纖溫度感測器是什麼?

5樓:聞人語聲

光纖溫度感測器就是被測量為溫度的光纖感測器。

6樓:匿名使用者

原理:利用部分物質吸收的光譜隨溫度變化而變化的原理,分析光纖傳輸的光譜了解實時溫度。

光纖溫度感測器採用一種和光纖折射率相匹配的高分子溫敏材料塗覆在二根熔接在一起的光纖外面,使光能由一根光纖輸入該反射面出另一根光纖輸出,由於這種新型溫敏材料受溫度影響,折射率發生變化,因此輸出的光功率與溫度呈函式關係。其物理本質是利用光纖中傳輸的光波的特徵參量,如振幅、相位、偏振態、波長和模式等,對外界環境因素,如溫度,壓力,輻射等具有敏感特性。它屬於非接觸式測溫。

來自:大位元商務網(big-bit)

7樓:

測溫度的乙個感測器啊,就是響應快,更加準確

溫度感測器的工作原理,溫度感測器工作原理是什麼

溫度感測器的原理大致有如下幾類 一。熱膨脹 1.金屬熱膨脹感測器 金屬在環境溫度變化後會產生乙個相應的延伸,因此感測器可以以不同方式對這種反應進行訊號轉換。例子 雙金屬片式感測器 雙金屬片由兩片不同膨脹係數的金屬貼在一起而組成,隨著溫度變化,材料a比另外一種金屬 膨脹程度要高,引起金屬片彎曲。彎曲的...

光纖感測器的特點有哪些,光纖感測器的特點是什麼?

特點如下 一。靈敏度較高 二。幾何形狀具有多方面的適應性,可以製成任意形狀的光纖感測器 三。可以製造感測各種不同物理資訊 聲 磁 溫度 旋轉等 的器件 四。可以用於高壓 電氣雜訊 高溫 腐蝕 或其它的惡劣環境 五。而且具有與光纖遙測技術的內在相容性。光纖感測器的優點是與傳統的各類感測器相比,光纖感測...

光纖光柵感測器的原理 文字表示

霜漫慈臻 簡單的說,fbg感測器主要是靠改變光柵的折射率,再通過解調儀把對應的反射光解調出來。當fbg感測器測量外界的溫度 壓力或應力時,光柵自身的柵距發生變化,從而引起反射波長的變化,解調裝置即通過檢測波長的變化推匯出外界溫度 壓力或應力。其實光纖光柵感測器的重點在光纖光柵解調儀的效能。 exo丶...