光纖溫度傳感器的分類

分布式光纖傳感器常用于測量空間環(huán)境的溫度, 這種類型的光纖溫度傳感器早在20世紀80年代就已提出, 經(jīng)過幾十年的研究, 分布式光纖溫度傳感器得到了巨大的發(fā)展。目前分布式光纖溫度傳感系統(tǒng)主要是基于瑞利散射、拉曼散射以及布里淵散射的三種分布式溫度傳感器^[2]。1997年, 中國計量學院將分布式光纖溫度傳感器系統(tǒng)應用于煤礦開采領域, 對隧道溫度變化實現(xiàn)了實時監(jiān)控。測量的溫度范圍為-50~150℃, 精確度在2℃。近年來分布式光纖溫度傳感系統(tǒng)實現(xiàn)了遠程控制, 測溫范圍與空房間分辨率均得到了一定的提升, 相比20世紀獲得了很大的發(fā)展。

光纖光柵溫度傳感器研究的重點主要為Bragg光纖傳感技術(shù)。Bragg光纖光柵在溫度不斷變化的同時其反射波長也會相應地發(fā)生變化, 從而產(chǎn)生波長移位實現(xiàn)溫度的測量。1978年加拿大某研究中心首先在摻鍺石英光纖中發(fā)現(xiàn)了光敏效應, 用注入的方法加以制作, 世界上第一只光纖光柵由此誕生, 這之后相關研究人員又對其他材料進行了不懈的研究。我國中科院利用光纖光柵的金屬槽封裝技術(shù)將光纖光柵溫度傳感器的靈敏度提高到0.02℃, 哈爾濱工業(yè)大學對其做了進一步的改進, 分辨率達到了0.04℃。

光纖熒光溫度傳感器是目前的研究熱點, 是一種新型的光纖溫度傳感器。它的工作原理建立在一種物理現(xiàn)象上———光致發(fā)光。這是一種光發(fā)射現(xiàn)象, 當材料受到光線的刺激, 比如紫外線, 材料將會被激發(fā)進而產(chǎn)生發(fā)光現(xiàn)象, 其熒光參數(shù)能夠與溫度一一對應, 因此可以對熒光強度或者壽命進行監(jiān)測來獲取所要測量的溫度。目前采用的主要為熒光壽命型溫度傳感器, 因為熒光強度型光纖傳感器會受到光纖彎曲、散射等影響, 強度會受到干擾, 精確度難以達到。我國清華大學根據(jù)半導體材料隨著溫度的不同對光的吸收也不同的原理研制出了測溫范圍0~150℃;分辨率0.5℃的光纖溫度傳感器。中北大學用其他材料使該系統(tǒng)的測溫范圍得到巨大的提升, 該系統(tǒng)的測溫范圍為1 200~2 000℃, 分辨率為1℃, 在技術(shù)上取得了很大的進步。