元件式光纤温度传感器

荧光式光纤温度传感器是目前应用最先进的仪器仪表类测温系统。

光纤温度传感器可分为两种类型:元件型和透射型。

前者采用光纤作为敏感元件,后者采用光纤作为传输线。

元件式光纤温度传感器的工作原理

元件光纤温度传感器图是利用光振动幅度随温度变化的传感器。

光纤芯的直径和折射率随温度的变化而变化,光在光纤中传播的光由于路线不均匀而分散,导致光幅值的变化。

是利用光学偏振面旋转的传感器。

单模光纤的偏振面随温度的变化而旋转,通过偏振片得到振幅的变化。

光纤测温

是使用光学相位变化的传感器。单模光纤的长度、折射率和芯径随温度的变化而变化,利用干涉仪可以得到光在光纤中传播的相位变化。用于检测相位变化的基本系统是Mahzard干涉仪。测量相位变化的基本系统是,在该仪器中,信号光纤的光与稳定的参考光束混合在一起。由于信号光纤受测量参数的影响,由信号光纤传播的光信号的相位发生变化,因此两个光柱之间会发生干涉。原则上,一个合适的相位检测器可以用来检测小的变化,而条纹计数器可以用来检测大的变化。

 

参考光束根据应用状态可以通过或不通过频移,光的频移通常由Bulger盒完成。干涉仪的布局非常严格。其中一个主要的困难是光的偏振面在穿过光纤后会被散射。这样,由于参考光束和信号光束的正交偏振,有时无法观测到干涉条纹。光纤温度计是一种非常敏感的仪器。如果参考光程是稳定的,则可以测量温度的一小部分。上述光纤温度传感器各有优缺点,但后续光纤温度传感器在实际应用中处于领先地位。透射式光纤温度传感器的工作原理如下图所示。传输光纤温度传感器图(A)是一种由热传感器、LED和光纤组成的光纤温度传感器。

 

一种将温度转换为光学透过率和反射率的光纤温度传感器。通常,传输传感器可以在光纤中获得大量的光通量,因此采用多模光纤。光纤温度传感器在各种温度传感器中的应用前景尚不明朗,但在医疗、环保、工业自动控制等领域有着广阔的应用前景。目前,光纤温度传感器主要有两种:辐射(红外)光纤温度传感器和半导体吸收光纤温度传感器。辐射(红外)光纤温度传感器辐射光纤温度传感器由光纤耦合器、传输光纤和光电转换器组成,如下图所示辐射光纤温度传感器的原理和结构利用光纤的耦合和传输特性,将被测物体表面(与被测物体表面温度有关)的辐射能主要传输到光电探测器,并将其转换为电能输出。

 

1.光耦合器是决定传感器灵敏度的主要元件,因此光耦合效率是一个非常重要的问题。光纤的耦合效率直接关系到光纤的数值孔径。为了提高传感器的灵敏度,必须采用大数值孔径光纤。然而,光纤的数值孔径直接影响传感器距离系数的性能指标,因此需要综合考虑。透过率是透射纤维的主要参数。

 

为了提高透光率,在固定材料时,主要的方法是增大光纤的直径,缩短光纤的长度。实验证明,当光纤的材料、结构和耦合方式固定时,透射率是一个稳定的参数。但是,当光纤使用不同的材料、不同的直径和不同的长度时,其透光率是不同的。

3。光电转换器本部分的主要功能是将光学信息转换为电输出和显示。光电转换元件通常采用硅光电池、PBS或其它探测器。由于红外探测器的光敏元件面积大,直接耦合光纤可以获得光敏元件的效率。通常的直接出口联轴器的效率可达85%以上。

除了光纤的输出端与探测器之间的直接耦合外,还可以采用调制盘耦合。半导体光纤温度传感器如下图所示。光纤温度传感器的切割光纤安装在薄钢管中。光纤两侧(如GaAs或InP)之间有一个半导体温敏片,半导体温敏片的透射光强随测量温度的变化而变化。因此,当在光纤的一端输入恒定的光强时,由于半导体温度传感片的传输能力随温度的变化,光纤另一端接收元件接收到的光强也随所测温度的变化而变化。因此,可以通过测量接收元件的输出电压来测量传感器位置的

文章转自巅峰科技云

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