光纖溫度傳感器的分類(lèi)

分布式光纖傳感器常用于測(cè)量空間環(huán)境的溫度, 這種類(lèi)型的光纖溫度傳感器早在20世紀(jì)80年代就已提出, 經(jīng)過(guò)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(guó)計(jì)量學(xué)院將分布式光纖溫度傳感器系統(tǒng)應(yīng)用于煤礦開(kāi)采領(lǐng)域, 對(duì)隧道溫度變化實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)監(jiān)控。測(cè)量的溫度范圍為-50~150℃, 精確度在2℃。近年來(lái)分布式光纖溫度傳感系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程控制, 測(cè)溫范圍與空房間分辨率均得到了一定的提升, 相比20世紀(jì)獲得了很大的發(fā)展。

光纖光柵溫度傳感器研究的重點(diǎn)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(shí)其反射波長(zhǎng)也會(huì)相應(yīng)地發(fā)生變化, 從而產(chǎn)生波長(zhǎng)移位實(shí)現(xiàn)溫度的測(cè)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(yīng), 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(guān)研究人員又對(duì)其他材料進(jìn)行了不懈的研究。我國(guó)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(xué)對(duì)其做了進(jìn)一步的改進(jìn), 分辨率達(dá)到了0.04℃。

光纖熒光溫度傳感器是目前的研究熱點(diǎn), 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(dāng)材料受到光線的刺激, 比如紫外線, 材料將會(huì)被激發(fā)進(jìn)而產(chǎn)生發(fā)光現(xiàn)象, 其熒光參數(shù)能夠與溫度一一對(duì)應(yīng), 因此可以對(duì)熒光強(qiáng)度或者壽命進(jìn)行監(jiān)測(cè)來(lái)獲取所要測(cè)量的溫度。目前采用的主要為熒光壽命型溫度傳感器, 因?yàn)闊晒鈴?qiáng)度型光纖傳感器會(huì)受到光纖彎曲、散射等影響, 強(qiáng)度會(huì)受到干擾, 精確度難以達(dá)到。我國(guó)清華大學(xué)根據(jù)半導(dǎo)體材料隨著溫度的不同對(duì)光的吸收也不同的原理研制出了測(cè)溫范圍0~150℃;分辨率0.5℃的光纖溫度傳感器。中北大學(xué)用其他材料使該系統(tǒng)的測(cè)溫范圍得到巨大的提升, 該系統(tǒng)的測(cè)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(jìn)步。