光纤光栅温度传感器:光纤光栅

2021/10/31 15:25 · 传感器知识资讯 ·  · 光纤光栅温度传感器:光纤光栅已关闭评论
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光纤光栅温度传感器:光纤光栅光纤光栅测温系统光纤光栅测温系统对电力系统设备出现的过热故障进行分类,包括外部热故障和内部热故障.对于前者而言,通常是指在大电流作用下,压接不良的裸露接头出现温升现象,给设备的安全造成隐患;对于后者而言,主要是指

光纤光栅温度传感器:光纤光栅  第1张

光纤光栅温度传感器:光纤光栅

光纤光栅测温系统

光纤光栅测温系统 对电力系统设备出现的过热故障进行分类,包括外部热故障和内部热故障.对于前者而言,通常是指在大电流作用下,压接不良的裸露接头出现温升现象,给设备的安全造成隐患;对于后者而言,主要是指密封在材料内部的电缆等发生长时间发热现象,造成局部温度上升.对设备内部故障进行检测可以通过其周围材料的......
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光纤光栅温度传感器:光纤光栅温度传感器 深圳欧谱申光电科技有限公司

1.产品描述
光纤光栅式温度计设计用于不同结构表面或内部的温度测试,可以用于隧道消防、开关柜测温、埋入式测温等,其安装型式有表面安装、埋入等几种安装方式。可以埋入到被测物体内部或将其粘附在被测物的表面进行温度测量,被广泛应用在桥梁、大坝、 海洋石油平台、输油输气管道等大型结构及建筑,以及电力、军工、消防、矿业、航空
航天等领域大型设施或设备的准分布式**测温。封装材料是由坚固的金属材 料构成或 由绝缘陶瓷制作而成。具有分布式测量点多、测温精度高、测温范围大、不受电磁干扰、
耐腐蚀等优点。

2.特征
? 不受电磁干扰
? 耐温性能和耐腐蚀、耐老化性能比较好
? 高精度、高分辨率
? 一体化封装,消除了残余应力
? 使用起来简单,安装快速,可重复使用

3. 应用
? 石化储油罐群温度监测和火灾预警
? 高压电力电缆,开关柜温度监测
? 发电厂、冶金企业电力电缆监测
? 隧道温度监测
? 危险品存储罐、重要区域的温度监测
? 重要区域、危险区域等有防爆要求区域的温度监测
? 高铁机车、航空航天、船舶等设备舱温度监测

4.产品性能指标

产品参数规格

温度测量范围

-20℃~1000℃(温度可选)

分辨率

0.1℃

精度

RT-800℃:+/-0.5℃

800-1000℃:+/-1℃

工作湿度

0-100%

反射率

中心波长

1525-1565nm

3dB 带宽

<0.2nm SMSR 15dB 安装方式 胶粘或法兰固定 5.订购信息

光纤光栅温度传感器:光纤光栅温度传感器的响应时间

本文介绍了光纤光栅传感器响应时间的概念,同时从热传导率和热传导距离两方面,给出了北诺?毛细?无缝钢管光纤光栅温度传感器响应速度快的原因。
光纤光栅温度传感器对于被测物体或被测环境的温度响应是非常快速的,这主要取决于通过材料的热传递系数以及热传导距离。
北诺?毛细?无缝钢管光纤光栅温度传感器通体采用了不锈钢无缝钢管这一材料对光纤光栅进行封装,光纤光栅处也没有传统传感器所用的胶或其它物质,因此,被测物体或被测环境的温度只需要通过不锈钢无缝钢管进行传递即可。

图1
图2
我们所用的不锈钢的热传导系数(热传导率)大约为0.16/(W/m℃)×102,在各种常见的材料中算是比较好的,因此温度或热量传输速度快。
同时北诺?毛细?无缝钢管光纤光栅温度传感器具有0.9毫米和0.6毫米的微小尺寸,从封装结构上来说已经接近极限,因此热传导距离短。
速度快、距离短,因此响应时间很快。比较遗憾的是,由于缺少测量手段,因此响应时间具体有多快,我们也无法给出具体数字。如果有哪位行业中的朋友,做过这方面的测试,欢迎和我们沟通,以便大家明确。
图3
光纤光栅解调仪发展到今天,已经能够提供5000赫兹以上的刷新频率了,这意味着,采用光纤光栅传感器进行温度检测,可以每秒产生5000次以上的温度数据。但光纤光栅温度传感器真能产生这么快的温度变化吗?我还不是很清楚。
不过,毫无疑问的是,北京大成永盛科技有限公司生产的北诺?毛细?系列无缝钢管光纤光栅温度传感器,采用了独特的不锈钢无缝钢管专利封装技术,结构极简,无胶和其它辅助材料,且尺寸微小,因此对温度的响应时间非常好,能够快速反应待测物体和待测环境的温度变化。
本文转载自:光纤光栅温度传感器的响应时间
光纤光栅温度传感器:光纤光栅  第2张

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光纤温度传感器
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光纤温度传感器是一种传感装置,利用部分物质吸收的光谱随温度变化而变化的原理,分析光纤传输的光谱了解实时温度,主要材料有光纤、光谱分析仪、透明晶体等,分为分布式、光纤荧光温度传感器。
中文名
光纤温度传感器
外文名
Fiber-optic Temperature Sensor
类 别
分布式、光纤荧光温度传感器
主要材料
光纤、光谱分析仪、透明晶体
性 质
传感器
目录
1
主要材料
2
系统结构
3
类别
4
发展前景
5
优点
光纤温度传感器主要材料
编辑
语音
光纤、光谱分析仪、透明晶体(如砷化镓)
光纤温度传感器采用一种和光纤折射率相匹配的高分子温敏材料涂覆在二根熔接在一起的光纤外面,使光能由一根光纤输入该反射面从另一根光纤输出,由于这种新型温敏材料受温度影响,折射率发生变化,因此输出的光功率与温度呈函数关系。其物理本质是利用光纤中传输的光波的特征参量,如振幅、相位、偏振态、波长和模式等,对外界环境因素,如温度,压力,辐射等具有敏感特性。它属于非接触式测温。
光纤温度传感器系统结构
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语音
从室温到1800℃全程测温的光纤温度传感器的系统主要包括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。
系统的工作原理为: 在低温区(400℃以下), 辐射信号较弱, 系统开启发光二极管(LED)使荧光测
图1 荧光光纤温度传感器传感探头&
温系统工作。 发光二极管发射调制的激励光, 经聚光镜耦合到Y型光纤的分支端, 由Y型光纤并通过光纤耦合器耦合到光纤温度传感头。
光纤传感头端部受激励光激发而发射荧光,荧光信号由光纤导出, 并通过光纤耦合器从Y型光纤的另一分支端射出, 由光电探测器接收。
光电探测器输出的光信号经放大后由荧光信号处理系统处理, 计算荧光寿命并由此得到所测温度值。 而在高温区(400℃以上), 辐射信号足够强, 辐射测温系统工作, 发光二极管关闭。
辐射信号通过蓝宝石光纤并通过Y型光纤输出, 由探测器转换成电信号, 系统通过检测辐射信号强度计算得到所测温度。
光纤传感头端部由Cr3+离子掺杂, 实现光激励时的荧光发射。 掺杂部分光纤长度为8~10 mm。 端部光纤的外表面同时镀覆黑体腔, 用于辐射测温。 (这时,光纤黑体腔长度与直径之比大于10,可以满足黑体腔表观辐射率恒定的要求)。 值得注意的是, 避免或减少荧光发射部分与热辐射部分的相互干扰, 对保证整个系统的性能十分重要。
经过分析, 可以发现这种干扰主要表现为:
1) 荧光信号中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。
光纤温度传感器类别
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分布式光纤温度传感器
  分布式光纤温度传感器,通常用在检测空间温度分布的系统,其原理最早于1981年提出,后随着科学家的实验研究,最终研制出了此项技术。这种传感器原理发展是基于三种传感器的研究,分别是瑞利散射、布里渊散射、喇曼散射。在瑞利散射(OTDR)和布里渊散射(OTDR)的研究已取得了很大的进展,因此未来的传感器研究热点,将放在对基于喇曼散射(OTDR)的新分布式光纤传感器的研究上。
最近,土耳其Gunes Yilmaz开发出了一种分布式光纤温度传感器,此传感器的温度分辨率是1℃,空间分辨率是1。23m。在我国也有很多大学展开了对分布式光纤温度传感器的研究,例如,中国计量大学1997年发明出煤矿温度检测的传感器系统,其检测温度为-49℃~150℃,温度分辨率为0。1℃。
  光纤荧光温度传感器
  当前最热门的研究,就是针对光纤荧光温度传感器,其是利用荧光的材料会发光的特性,来检测发光区域的温度。这种荧光的材料通常在受到紫外线或红外线的刺激时,就会出现发光的情况,发射出的光参数和温度是有着必然联系的,因此可以通过检测荧光强度来测试温度。
世界各国的高校都设计过此类传感器,例如,韩国汉城大学发现10cm的双掺杂光纤,在其915nm的地方所反射出的荧光强度所对应的温度指数是20℃~290℃;我国清华大学借用半导体GaAs原料来吸收光,进而以光随温度改变的原理,研发出了温度范围是0℃~160℃的光纤荧光温度传感器
[1]

光纤温度传感器发展前景
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语音
光纤温度传感器的种类很多,除了以上所介绍的荧光和分布式光纤温度传感器外,还有光纤光栅温度传感器、干涉型光纤温度传感器以及基于弯曲损耗的光纤温度传感器等等,由于其种类很多,应用发展也很广泛,例如,应用于电力系统、建筑业、航空航天业以及海洋开发领域等等。
在电力系统行业的发展
光纤温度传感器在电力系统的应用中得到发展,由于电力电缆温度、高压配电设备内部温度、发电厂环境的温度等,都需要使用光纤传感器进行测量,因此就促进了光纤传感器的不断完善和发展。尤其是分布式光纤温度传感器得到了改善,经过在电力系统行业的应用,从而使其接收信号和处理检测系统的能力都得到了提升。
在建筑业的发展
光纤光栅温度传感器由于其较高的分辨率和测量范围广泛等优点,被广泛应用于建筑业温度测量工作中。西方很多发达国家都已普遍采用此系统,进行建筑物的温度、位移等安全指标的测试工作,例如,美国墨西哥使用光栅温度传感器,对高速公路上桥梁的温度进行检测。通过广泛使用,光栅温度传感器所存在的问题,如:交叉敏感的消除、光纤光栅的封装等都得到了解决,因而此系统得到了完善。
航空航天业中的应用发展
航空航天业使用传感器的频率较高,包括对飞行器的压力、温度、燃料等各方面的检测,都需要使用光纤温度传感器进行检测,并且所使用到的传感器数量多达百个,所以对传感器的大小和重量要求很严格。因此,基于航空航天业对传感器的要求,光纤温度传感器的体积、重量规格方面都经过了调整
[2]

光纤温度传感器优点
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光纤传感器采用的原理、结构、式样最多,其潜在的优点是测量精度高、抗电磁干扰、安全防爆、可绕性好。而现有的温度传感器不宜用于易燃易爆场合
[3]

参考资料
1.

李强,王艳松,刘学民.光纤温度传感器在电力系统中的应用现状综述[J].电力系统保护与控制,2010,38(01):135-140.
2.

张杨. 荧光光纤温度传感器[D].哈尔滨工程大学,2005.
3.

黄燕平,裴丽,简水生.光纤温度传感器综述[J].光通信技术,1996(01):19-25.

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