光纤光栅温度传感器在开关柜触头及母排温度监测中的应用

针对医疗行业对人体测温的需要,研制了一种以裸光纤bragg光栅为传感元件的光纤光栅温度传感器,并对其温度特性进行了研究.采用恒温水浴对工作波长为1557nm和1547nm附近的2只光纤光栅传感器进行温度定标.结果表明,在34～48℃范围内,光纤光栅的中心波长随温度的变化呈现良好的线性关系,相关系数分别为0.9983和0.9974,光纤光栅温度传感器的测温标准偏差分别为0.239℃和0.245℃,可应用于医疗中人体温度的实时监测.

介绍了光纤光栅温度传感器的金属管封装技术,通过实验研究其温度传感特性。采用热膨胀系数不同的内径r=1mm,壁厚d=0.5mm,长度l=100mm管式结构的金属材料对光纤光栅进行贴壁封装实验时,得到黄铜管封装的传感灵敏度为14.9pm/℃,紫铜管封装的为14.6pm/℃,不锈钢管封装的为12.0pm/℃,它们分别是裸光栅的1.66倍、1.62倍和1.33倍,意味着热膨胀系数大的封装材料传感灵敏度更高。实验表明,轴向封装的光栅,传感灵敏度还与其同管内壁的间距有关,间距越小灵敏度越高。

1封装结构的性能要求用于隧道火灾检测的光纤光栅温度传感器首先要能对火灾快速响应,但普通封装结构会导致光纤光栅温度传感器的灵敏度较低,影响传感器快速响应隧道中温度变化,因此必须重新设计适合隧道火灾检测用光纤光栅温度传感器的封装结构。隧道环境比较恶劣,光纤光栅温度传感器会受到各种拉力、剪切力等作用,这对于纤细(外径约为125μm)和脆性(主要成分是sio2)的光纤光栅是难以承受的,因

光纤温度传感器汇总.-光纤温度传感器 (2)

光纤温度传感器汇总.-光纤温度传感器

油气井温度数据在地质资料解释和油气井监测方面作用明显。但传统的井温测量仪器在井温测量时存在灵敏度不够高、不能在极限环境使用等缺点。光纤bragg光栅温度传感器作为新一代温度测量技术的代表,具有体积小、质量轻、抗辐射等传统测量仪器无法比拟的优势,本文对其传感原理、传感器结构、应用等方面做了阐述。

提出了一种新型分布式光纤光栅温度监测系统,可以实现电缆温度的实时在线监测。基于热传导方程和边界条件的基础上,采用有限元法对电缆温度场进行了分析,为监测电缆温度提供了理论依据。光纤光栅本身不带电,抗辐射和电磁干扰能力强,耐高压和腐蚀,非常适合用做高压电力环境中的温度传感器。通过光纤光栅的温度特性实验,在20~100℃的温度范围内,光纤光栅的中心波长随温度变化呈良好的线性,线性度达到99.8%。通过对标准的热电偶温度传感器与光纤光栅温度传感器的对比实验,表明该系统测量时间-温度变化曲线跟随性好,温度差均小于1℃,符合电力电缆温度状态在线监测的使用要求。

介绍了一种实用化的新型光纤辐射温度传感器,分别采用单波段亮度法和双波段比色法,实现了700℃～1000℃和1000℃～1600℃两个范围的温度测量。它弥补了使用计算机根据遗传算法进行测量时存储器中探测器件的特征值、工作时间、工作条件以及被测对象的表面状态等因素带来的测量误差。这种传感器可以直接显示温度测量结果和由键盘或上位机键入的温度值。它有一个控制功能模块,可以直接输出模拟信号或开/关控制信号,形成闭合的控制回路,输出是4～20ma的直流信号叠加hart协议的数字信号,可实现与其他设备的正常通信。同时,该传感器还具备完善的自我诊断功能。

提出了一种光纤光栅的铜片封装工艺,并通过实验和理论分析研究了光纤光栅的应变和温度传感特性.与裸光纤光栅的测试结果相比,铜片封装工艺基本不改变光纤光栅应变传感的灵敏度,但是温度灵敏度系数提高了2.78倍.经过铜片封装后的光纤光栅可以探测到的应变和温度分别为1με和0.03℃,便于工程应用.

第32卷第1期 2006年1月 　　　　　　　　　　　　　　　光学技术 opticaltechnique 　　　　　　　　　　　　　　　 vol.32no.1 jan.　2006 　　文章编号:100221582(2006)0120105203 匹配光纤光栅温度传感解调系统 ξ 张治国,余重秀,罗映祥,王葵如,张民,叶培大 (北京邮电大学电子工程学院光通信与光波技术教育部重点实验室,北京　100876) 摘　要:实验了一种基于一维调节器的光纤光栅静态温度(温度缓变)探测系统。在系统中,一维调节器与步进电 机相连,步进电机由pc(计算机)通过plc(可编程逻辑控制器)进行控制,匹配光纤光栅被固定在一维调节器上用来解 调增敏光纤光栅传感器探测到的温度信号,匹配光栅的bragg周期可通过

针对传统压力式温度计在实际应用中易受电磁干扰和环境温度影响的问题,设计了一种适合高温工作环境的气体压力式光纤bragg光栅温度传感器。该传感器在压力式温度计的结构基础上将压力敏感元件替换为传压杆及等强度悬臂梁,建立传感器理论数学模型并进行测温试验,将实测值与理论值进行比较,证明该传感器的设计可行,可用于有特殊环境要求的温度检测。

介绍了光纤布拉格光栅传感器测温的基本原理以及一些布拉格光纤的封装方法,在此基础之上探讨了一种新型的布拉格光纤光栅的封装方法即用钢条对布拉格光纤光栅进行封装,并通过实验对祼光栅和封装后光栅的温度特性进行了研究.实验采用了恒温水浴装置,在25℃至70℃温度范围使用了中心波长为1530.5nm的光纤布拉格光栅进行测量.先进行了祼光栅的测量,在光栅封装之后又进行了测量.实验结果表明,光纤光栅在封装之后温度灵敏度为裸光栅的2.5倍.其线性拟合度达到0.996.

提出了一种基于光纤bragg光栅的温度传感器,阐述了光纤bragg光栅的温度传感机理,用2个相同的光纤bragg光栅构成折叠式mach-zehnder(m-z)干涉仪,其中一个光栅作为参考臂,另一个作为传感臂:采用外差探测技术来测量外界的温度物理量。当温度发生变化,bragg光栅的波长也随之改变。外差探测用来探测传感臂和参考臂由于温度变化引起的输出信号的频率差异。对其动态测量范围和灵敏度也进行了分析。

为避免外加应力应变对温度传感器光栅的影响,提出了一种利用双钢管套装来隔离外加应力应变的方法。传感器两端留有尾纤,可实现多个传感器波分复用。为了防止因温度和外加应力应变所导致的套管形变而产生光纤拉伸,封装在两个钢管中的预留光纤长度应大于0.69mm。实验结果表明,温度在0℃~80℃之间变化时,灵敏度达到10pm/℃,线性度较好,可实现对环境温度的高精度连续监测。

设计了一种对外加应力应变不敏感的光纤光栅温度传感器,通过双层结构消除外加应力应变对bragg波长的偏移值影响。建立了光纤光栅温度传感器模型中温度变化量与bragg波长的偏移值的对应关系。采用水浴法进行测温实验,根据实验数据得到光纤bragg光栅温度传感器的各项静态性能指标。

研制了一种双套管式光纤bragg光栅温度传感器,以实现无外力作用的温度测量。其中外套管隔离外加应力应变,在内套管内松弛地放置光栅以隔离封装结构的表观热应变。引入引出尾纤穿过带孔螺栓,以探测多个串联光栅。为了避免光栅处于张拉状态,封装在外套管1、外套管2和内套管中的光纤余长应分别大于1.4mm,1.8mm和0.4mm。试验结果表明,该光栅传感器的温度响应灵敏度为9.671×10-3nm/℃,温度测量分辨率为0.1℃。当水温从20℃跃变到70℃时,该传感器的温度响应时间分别为t0.5=15±2s和t0.9=52±4s。当水温从70℃跃变到20℃时,该传感器的温度响应时间分别为t0.5=26±9s和t0.9=63±8s。

光纤光栅应变传感器在测量过程中存在温度和应变交叉影响的问题,且温度对应力测量结果影响较大。为获得精确的应力测量结果,必须大幅度减少或消除温度的影响。目前参考光栅法或温度测量系数修正法,难获得理想的结果。文中提出以截面对称的悬臂梁结构作为敏感元件,利用其上下表面拉压异号等应变和温度变化同应变的原理,通过在悬臂梁上下表面对称粘贴两根光纤光栅,利用结果差来消除温度影响,并提高测量灵敏度。文中对此种温度自补偿新型光纤光栅应变传感器的传感性能进行了研究,并将此类传感器安装在拉索的锚具上进行索力测量。研究结果表明:研制的光纤光栅应变传感器,能大幅度降低温度的影响,达到温度自补偿的目的;将此类传感器用于索力测量,具有较高的精度及灵敏度,能满足工程应用的实际需要。

介绍了布拉格光纤光栅传感器工作原理,针对光纤光栅传感器检测智能电器温度场的关键技术,提出一种基于分布式光纤温度传感原理的智能电器在线监测系统的技术架构,并做了相应的分析。该技术可提高智能电器设备的可靠性。

文章分析了电力电缆运行过程中温度升高的原因,简单介绍了基于光纤光栅、拉曼散射和布里渊散射的光纤传感技术的温度测量原理。针对电力电缆温度监测的现状,探讨了3类光纤传感器在电力电缆监测中的应用模式,在对3类传感器在电力电缆温度监测时的特点、性能进行比较的基础上,介绍了基于布里渊传感的海底电缆在线监测案例。随着智能电网的发展,光纤传感器尤其是基于布里渊散射的传感器将在电力电缆监测中发挥重要作用。

第9章光纤温度传感器 9.1引言 传统的温度测量技术在各个领域的应用已很成熟，如热电偶、热敏电阻、光学高温计、 半导体以及其他类型的温度传感器。它们的敏感特性都是以电信号为工作基础的，即温度信 号被电信号调制； 而在特殊工作情况和环境下，如易燃、易爆、高电压、强电磁场、具有腐蚀性气体、液 体，以及要求快速响应、非接触等场合，光纤温度测量技术具有独到的优越性。 由于光纤本身的电绝缘性以及固有的宽频带等优点，使得光纤温度传感器突破了电调制 温度传感器的限制。同时，由于其工作时温度信号被光信号调制，传感器多采用石英光纤， 传输的信号幅值损耗低，可以远距离传输，使传感器的光电器件远离现场，避开了恶劣的环 境。在辐射测温中，光纤代替了常规测温仪的空间传输光路，使干扰因素如尘雾、水汽等对 测量结果影响很小。光纤质量小，截面小，可弯曲传输测量不可视的工作温度，便于特殊工 况下

介绍一种新型的光纤温度传感器,将它埋入复合材料试件中,可以测量出试件内部温度的变化。给出理论推导,导出条纹移动量与试件内部温度变化之间的关系、电路设计,并给出实验装置和结果。

在使用光纤光栅应变传感器对结构应变进行监测的过程中,为了解决光纤光栅的中心波长对温度与应变交叉敏感的问题,从光纤光栅传感器的微观结构及其工作时与混凝土的相互作用机理出发,给出了利用光栅温度传感器对光栅应变传感器进行点对点温度补偿的方法,通过对应变传感器测得的数据进行修正,来获得由荷载引起的结构真实应变值。利用实际工程中的测量数据对该方法进行了验证,得到了较为理想的效果。