自然界中的一切过程无不与温度密切相关。从伽利略发明温度计开始,人们开始利用温度进行测量。温度传感器是基于一个基本的物理量“温度”,其是指能感受温度并转换成可用输出信号的传感器。温度传感器是温度测量仪表的核心部分,品种繁多。
温度传感器是最早开发、应用最广的一类传感器。但真正把温度变成电信号的传感器是由德国物理学家赛贝发明的,就是后来的热电偶传感器。50年以后,德国人西门子发明了铂电阻温度计。在半导体技术的支持下,本世纪相继开发了包含半导体热电偶传感器在内的多种温度传感器。与之相应,根据波与物质的相互作用规律,相继开发了声学温度传感器、红外传感器和微波传感器,温度传感器的分类多,种类多,数量多。
而光纤自20世纪70年代问世以来,随着激光技术的发展,从理论和实践上都已证明光纤具有一系列的优越性,光纤在传感技术领域中的应用也日益受到广泛重视,随着科学技术的发展,涌现了许许多多的光纤温度传感器,达到了一鸣惊人的效果,在传感器用途越来越广泛的时候,光纤温度传感器的多样性注定它会得到更多的采用,并发挥出更多的作用。
光纤温度传感器的基本工作原理是将来自光源的光经过光纤送入调制器,待测参数温度与进入调制区的光相互作用后,导致光的光学性质(如光的强度、波长、频率、相位等)发生变化,称为被调制的信号光。再经过光纤送入光探测器,经解调后,获得被测参数。
光纤温度传感器种类很多,但概括起来按其工作原理可分为功能型和传输型两种。功能型光纤温度传感器是利用光纤的各种特性(相位、偏振、强度等)随温度变换的特点,进行温度测定。这类传感器尽管具有传、感合一的特点,但也增加了增敏和去敏的困难。传输型光纤温度传感器的光纤只是起到光信号传输的作用,以避开测温区域复杂的环境。对待测对象的调制功能是靠其他物理性质的敏感元件来实现的。这类传感器由于存在光纤与传感头的光耦合问题,增加了系统的复杂性,且对机械振动之类的干扰比较敏感。
光纤温度传感器自问世以来。主要应用于电力系统、建筑、化工、航空航天、医疗以至海洋开发等领域,并已取得了大量可靠的应用实绩。它的应用是一个方兴未艾的领域,有着非常广阔的发展前景,通过近些年的发展,光纤温度传感器在灵敏度、测量范围、分辨率等方面都有了很大的发展,但是价格要高些,接下来,通过国内外厂家不断的研发,相信会有更多精度更高、结构更简单、成本更低、更实用的方案提出,更进一步促进温度传感器的发展。
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