光纤温度传感器的分类

分布式光纤传感器常用于测量空间环境的温度, 这种类型的光纤温度传感器早在20世纪80年代就已提出, 经过几十年的研究, 分布式光纤温度传感器得到了巨大的发展。目前分布式光纤温度传感系统主要是基于瑞利散射、拉曼散射以及布里渊散射的三种分布式温度传感器^[2]。1997年, 中国计量学院将分布式光纤温度传感器系统应用于煤矿开采领域, 对隧道温度变化实现了实时监控。测量的温度范围为-50~150℃, 精确度在2℃。近年来分布式光纤温度传感系统实现了远程控制, 测温范围与空房间分辨率均得到了一定的提升, 相比20世纪获得了很大的发展。

光纤光栅温度传感器研究的重点主要为Bragg光纤传感技术。Bragg光纤光栅在温度不断变化的同时其反射波长也会相应地发生变化, 从而产生波长移位实现温度的测量。1978年加拿大某研究中心首先在掺锗石英光纤中发现了光敏效应, 用注入的方法加以制作, 世界上第一只光纤光栅由此诞生, 这之后相关研究人员又对其他材料进行了不懈的研究。我国中科院利用光纤光栅的金属槽封装技术将光纤光栅温度传感器的灵敏度提高到0.02℃, 哈尔滨工业大学对其做了进一步的改进, 分辨率达到了0.04℃。

光纤荧光温度传感器是目前的研究热点, 是一种新型的光纤温度传感器。它的工作原理建立在一种物理现象上———光致发光。这是一种光发射现象, 当材料受到光线的刺激, 比如紫外线, 材料将会被激发进而产生发光现象, 其荧光参数能够与温度一一对应, 因此可以对荧光强度或者寿命进行监测来获取所要测量的温度。目前采用的主要为荧光寿命型温度传感器, 因为荧光强度型光纤传感器会受到光纤弯曲、散射等影响, 强度会受到干扰, 精确度难以达到。我国清华大学根据半导体材料随着温度的不同对光的吸收也不同的原理研制出了测温范围0~150℃;分辨率0.5℃的光纤温度传感器。中北大学用其他材料使该系统的测温范围得到巨大的提升, 该系统的测温范围为1 200~2 000℃, 分辨率为1℃, 在技术上取得了很大的进步。