光纖溫度傳感器原理是什么？類型有哪些？應用一覽

1.什么是光纖溫度傳感器

光纖傳感器是隨著光通信技術的發展而出現的一種傳感器，是通過將被測量指標轉換為光纖傳輸光波的特征參量的傳感器。光纖溫度傳感器則是光纖傳感器中的重要類型，具有靈敏、小巧、適應性強等特點。

2.光纖溫度傳感器的原理

在光學行業，早期的光纖用于傳光和傳像，在 20 世紀 70 年代初產生低損光纖后，光纖開始用于長距離信息傳輸。但是光纖在作為光波的傳輸介質時，由于外界環境因素的影響 (溫度、位移、壓力、電磁場)會導致光纖中傳輸的光波特征參量(振幅、相位、波長、偏振態)發生變化，如圖所示。因而可以通過測量光波參量的變化來探測外界因素的變化，由此產生了光纖傳感技術。

光纖溫度傳感器的原理

3.光纖溫度傳感器的類型

光纖溫度傳感器的機理和結構形式多種多樣，但基本上可以分為功能型(傳感型)和傳輸型(傳光型)兩大類。

功能型光纖溫度傳感器：

(1)分布式光纖溫度傳感器：分布式光纖溫度傳感器的特點是能夠在大空間范圍實現連續、實時的測量溫度，傳感長度從幾千米到幾百千米的范圍。和傳統的點式傳感器相比，它具有測量空間范圍大、結構簡單、性價比高等優點，因此有廣泛的市場需求。

(2)干涉型光纖溫度傳感器：當環境溫度變化時，可以引起光纖傳輸光的相位發生變化，從而形成相位調制型(干涉型)光纖溫度傳感器。通常測量相位時采用兩束光的干涉，根據干涉光強度變化得到溫度值。

(3)光纖光柵溫度傳感器：光纖Bragg光柵 (FBG)是基于光纖的光敏性，例如應用紫外光照射使纖芯產生周期性的折射率變化。外界溫度變化時，Bragg 光柵周期和折射率都會發生變化，從而導致光柵布拉格波長λB漂移，通過測量Bragg光柵布拉格反射波長即可測量溫度，這種傳感器屬于波長調制型。

傳輸型光纖溫度傳感器：傳輸型光纖溫度傳感器的典型實例是光纖熒光溫度傳感器，熒光材料在受外界光(紅外光、紫外光或可見光)激發時，會向外輻射光，稱為熒光。熒光材料的激發區光譜是材料的固有屬性，由材料的吸收譜決定。光纖熒光溫度傳感器是利用熒光材料的溫度特性測溫的，有基于熒光強度比和熒光壽命兩種測溫方式。

4.光纖溫度傳感器應用舉例

(1)醫學領域的應用

傳輸型光纖溫度傳感器的典型應用實例是光纖熒光溫度傳感器，熒光材料在受外界光(紅外光、紫外光或可見光)激發時，會向外輻射光，稱為熒光。熒光材料的激發區光譜是材料的固有屬性，由材料的吸收譜決定。光纖熒光溫度傳感器是利用熒光材料的溫度特性測溫的，有基于熒光強度比和熒光壽命兩種測溫方式。

(2)航天航空領域的應用

在航天航空領域，使用傳感器的數量非常多。例如一架飛行器需要傳感的信息包括溫度、壓力、燃料液位、振動、方向舵和機翼的位置等，內部傳感器數量可多達上百個，因此需要傳感器的尺寸和重量都要非常小。尤其在對環境控制系統和飛行發動機系統測控時，需要溫度進行實時監控，而傳統的溫度傳感器采用熱電偶或熱敏電阻的元器件，不能滿足航空航天裝備的傳感需要。光纖傳感器尺寸小、重量輕、抗干擾能力強、測量準確度高，具有其他傳感器無法比擬的優勢，在航空航天系統有十分廣泛的應用前景。

(3)電力行業的應用

光纖溫度傳感器可在各類大中型發電機、電動機和變壓器中進行溫度檢測，電力電纜密集區的溫度檢測，電力系統的熱動保護或故障診斷等。

(4)建筑行業的應用

光纖或者光纖光柵能夠很容易的埋入一些建筑或橋梁的材料中，這樣利用光纖傳感器就能夠對建筑內部的溫度實現大范圍和高精度的測量。

以上就是有關于光纖溫度傳感器的定義、原理、種類及主要應用的全面梳理，如果還想了解更多傳感器的相關內容，敬請關注三個皮匠報告的行業知識欄目。

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