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賀德克光纖溫度傳感器系統(tǒng)與原理應(yīng)用
最近更新時(shí)間：2018-9-14
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HYDAC賀德克光纖溫度傳感器是一種傳感裝置，利用部分物質(zhì)吸收的光譜隨溫度變化而變化的原理，分析光纖傳輸?shù)墓庾V了解實(shí)時(shí)溫度。主要材料有光纖、光譜分析儀、透明晶體等，分為分布式、光纖熒光溫度傳感器。采用一種和光纖折射率相匹配的高分子溫敏材料涂覆在二根熔接在一起的光纖外面，使光能由一根光纖輸入該反射面從另一根光纖輸出，由于這種新型溫敏材料受溫度影響，折射率發(fā)生變化，因此輸出的光功率與溫度呈函數(shù)關(guān)系。
HYDAC賀德克光纖溫度傳感器其物理本質(zhì)是利用光纖中傳輸?shù)墓獠ǖ奶卣鲄⒘浚缯穹⑾辔弧⑵駪B(tài)、波長(zhǎng)和模式等，對(duì)外界環(huán)境因素，如溫度，壓力，輻射等具有敏感特性。它屬于非接觸式測(cè)溫。
HYDAC賀德克光纖溫度傳感器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
從室溫到1800℃全程測(cè)溫的光纖溫度傳感器的系統(tǒng)主要包括端部摻雜的光纖傳感頭、Y型石英光纖傳導(dǎo)束、超高亮發(fā)光二極管（LED）及驅(qū)動(dòng)電路、光電探測(cè)器、熒光信號(hào)處理系統(tǒng)和輻射信號(hào)處理系統(tǒng)。
HYDAC賀德克光纖傳感器系統(tǒng)的工作原理為: 在低溫區(qū)（400℃以下）， 輻射信號(hào)較弱， 系統(tǒng)開啟發(fā)光二極管(LED)使熒光測(cè)溫系統(tǒng)工作。發(fā)光二極管發(fā)射調(diào)制的激勵(lì)光，經(jīng)聚光鏡耦合到Y(jié)型光纖的分支端， 由Y型光纖并通過(guò)光纖耦合器耦合到光纖溫度傳感頭。
HYDAC賀德克光纖傳感器頭端部受激勵(lì)光激發(fā)而發(fā)射熒光，熒光信號(hào)由光纖導(dǎo)出，并通過(guò)光纖耦合器從Y型光纖的另一分支端射出，由光電探測(cè)器接收。光電探測(cè)器輸出的光信號(hào)經(jīng)放大后由熒光信號(hào)處理系統(tǒng)處理，計(jì)算熒光壽命并由此得到所測(cè)溫度值。而在高溫區(qū)（400℃以上），輻射信號(hào)足夠強(qiáng)，輻射測(cè)溫系統(tǒng)工作，發(fā)光二極管關(guān)閉。輻射信號(hào)通過(guò)藍(lán)寶石光纖并通過(guò)Y型光纖輸出，由探測(cè)器轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，系統(tǒng)通過(guò)檢測(cè)輻射信號(hào)強(qiáng)度計(jì)算得到所測(cè)溫度。
光纖傳感頭端部由Cr3+離子摻雜，實(shí)現(xiàn)光激勵(lì)時(shí)的熒光發(fā)射。 摻雜部分光纖長(zhǎng)度為8～10 mm。端部光纖的外表面同時(shí)鍍覆黑體腔，用于輻射測(cè)溫。(這時(shí)，光纖黑體腔長(zhǎng)度與直徑之比大于10，可以滿足黑體腔表觀輻射率恒定的要求)。 值得注意的是，避免或減少熒光發(fā)射部分與熱輻射部分的相互干擾,對(duì)保證整個(gè)系統(tǒng)的性能十分重要。
經(jīng)過(guò)分析， 可以發(fā)現(xiàn)這種干擾主要表現(xiàn)為:
1) 熒光信號(hào)中輻射背景信號(hào)對(duì)熒光壽命檢測(cè)精度的影響。
2) 光纖表面鍍覆對(duì)熒光強(qiáng)度的影響。
3) 光纖內(nèi)Cr3+離子摻雜對(duì)黑體腔熱輻射信號(hào)的影響。