光纤温度传感器系统结构及工作原理

发布网友发布时间：2024-10-07 15:57

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热心网友时间：2024-10-26 07:26

光纤温度传感器系统，从室温到1800℃全程测温，主要由端部掺杂的光纤传感头、Y型石英光纤传导束、超高亮发光二极管（LED）及驱动电路、光电探测器、荧光信号处理系统和辐射信号处理系统构成。

系统工作原理如下：在低温区（400℃以下），辐射信号较弱，系统开启发光二极管（LED）以荧光测温。LED发射调制的激励光，通过聚光镜耦合至Y型光纤分支端，由Y型光纤和光纤耦合器传输至传感头。传感头端部受激励光激发产生荧光，荧光信号经光纤导出，通过光纤耦合器由Y型光纤另一分支端射出，被光电探测器接收。光电探测器输出的光信号放大后由荧光信号处理系统处理，计算荧光寿命得到温度值。而在高温区（400℃以上），辐射信号足够强，辐射测温系统工作，LED关闭。辐射信号通过蓝宝石光纤，经Y型光纤输出，由探测器转换为电信号，系统通过检测辐射信号强度计算温度。

光纤传感头端部掺入Cr3+离子，实现光激励时的荧光发射，掺杂部分光纤长度为8～10mm。端部光纤表面镀覆黑体腔，用于辐射测温。此时，光纤黑体腔长度与直径之比大于10，满足黑体腔表观辐射率恒定的要求。避免或减少荧光发射部分与热辐射部分的相互干扰，对于保证整个系统的性能至关重要。

分析发现，这种干扰主要体现在以下三个方面：1) 荧光信号中的辐射背景信号对荧光寿命检测精度的影响，2) 光纤表面镀覆对荧光强度的影响，3) 光纤内Cr3+离子掺杂对黑体腔热辐射信号的影响。