分布式光纖溫度傳感器的原理和應(yīng)用

【摘 要】光纖溫度傳感與測量技術(shù)是儀器儀表領(lǐng)域重要的發(fā)展方向之一。它具有很多其它溫度傳感器所沒有的優(yōu)點，本文將通過對分布式光纖溫度傳感器出現(xiàn)的對溫度計量的意義開始介紹，重點分析其工作原理和在現(xiàn)實中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】分布式光纖溫度傳感器 原理 應(yīng)用

一、分布式光纖溫度傳感器出現(xiàn)的對溫度計量的意義

由于光具有體積小、重量輕、耐腐蝕性、柔韌性都非常好以及測量范圍大靈敏度高等等的特點，能夠?qū)σ话銈鹘y(tǒng)的傳感器起到擴展和補充的作用，由于其自身具有的防爆、防燃的抗電磁干擾等特點可以運用在易燃易爆長距離的運油管道的環(huán)境中，也可以運用在有強大電磁干擾的大型變壓器中，分布式光纖傳感器集傳感與傳輸于一體可以擴大傳測量距離，并且分布式傳感器具有非常高的分辨率和精確度，正是因為分布式光纖傳感器的這些特點，使得它在現(xiàn)實中的到了廣泛的運用，尤其是在上個世紀(jì)80年代以來，人們對科學(xué)家們對分布式光纖傳感器在現(xiàn)實中的運用展開了各種廣泛的研究。

二、分布式光纖溫度傳感器的原理

（一）光纖光柵的工作原理

光纖中受到高能量的雷射光后，其內(nèi)部的分子鍵狀構(gòu)成就會發(fā)生改變，使得的其折射率變大，當(dāng)配合光罩在光纖上發(fā)生周期性的折射變化時便會通過發(fā)生反射，而其他的波長則可以順利通過，光纖光柵則分為了透射與反射兩部分，正是基于這個原理，利用高能量的UV雷射管與配合光罩結(jié)合誕生了光纖光柵傳感器。

（二）光纖溫度監(jiān)測系統(tǒng)的構(gòu)成

光纖光柵傳感器、光纖光柵解調(diào)器與傳輸信號用的光纖組合在一起就構(gòu)成了光纖溫度監(jiān)測系統(tǒng)。其具體工作原理是，光纖光柵傳感器發(fā)出檢測到的信號與數(shù)據(jù)，再由傳輸光纖傳播其發(fā)出的信號與數(shù)據(jù)，最后由光纖光柵調(diào)節(jié)器對光纖光柵傳感器發(fā)出檢測到的信號與數(shù)據(jù)做出分析得出結(jié)果[1]。在這其間光纖光柵主要起到一個獲得測量結(jié)果的作用，傳出光纖則作為信息傳播的紐帶用于傳輸光信號，光纖光柵傳感器最主要的作用是用于反射溫度變化中心波長的窄寬光，光纖光柵傳感器一般會在里面摻加一些P等可以增加光敏的元素，通過一些工藝方法來讓外界入射光子和摻雜粒子使他們互相作用讓纖芯折射率發(fā)生永久性的發(fā)生周期或非周期變化。

三、分布式光纖溫度傳感器的應(yīng)用

（一）在特殊環(huán)境下的應(yīng)用

基于一些特殊的環(huán)境無法使用傳統(tǒng)的溫度測量系統(tǒng)，在這時就可以使用分布式光纖溫度傳感器，例如：1.在火力發(fā)電所的配管溫度計暖水暖氣的管道上以及輸油管道上的溫度檢查；2.可以運用在航空航天技術(shù)，實時監(jiān)控飛行器的狀態(tài)；3.運用在機器人領(lǐng)域，可以安裝在機器人的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)；4.運用在醫(yī)院的重癥監(jiān)護室，用來監(jiān)測溫度的變化和對火災(zāi)的監(jiān)測，這類環(huán)境往往對測量儀器的精確度以及其是否會對其他儀器造成干擾，在這點上運用分布式溫度傳感器可以很好的考慮到這些點；5.運用在各種大中型的變壓其中用來保護和測量變壓器。

（二）分布式光纖溫度傳感器在應(yīng)用中的考慮

分布式光纖溫度傳感器因其獨具的優(yōu)勢在現(xiàn)實中的到了廣泛的應(yīng)用，尤其是在電力系統(tǒng)中，由于分布式光纖溫度傳感器非常適合應(yīng)用在電力系統(tǒng)的溫度監(jiān)測上，因此在變電站對分布式光纖的運用非常的廣泛，但是在對其在運用上還是有一些問題需要考慮，在次本文也以其在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用為例，分布式光纖溫度傳感器在應(yīng)用中的要考慮的一些因素。第一，由于變電站中有許多的高壓電設(shè)備，這些高壓電設(shè)備的觸點、接頭還有變壓器等的溫度都是要被測量的對象，這就對整個系統(tǒng)的容量發(fā)出了很高的挑戰(zhàn)，因此在對分布式光纖溫度傳感器在大型地點的使用上，它的容量應(yīng)該要作為一個重要的考慮因素。第二，就是關(guān)于分布式光纖溫度傳感器的某個監(jiān)測點出了問題后能不能夠進行遠(yuǎn)程的應(yīng)急處理，現(xiàn)在的一些變電站基本已經(jīng)是處在無人守崗的狀態(tài)，基本實現(xiàn)了系統(tǒng)自動化，這時就要考慮將分布式光纖溫度傳感器系統(tǒng)接入到整個變電站的自動化系統(tǒng)中實現(xiàn)當(dāng)某個監(jiān)測點出現(xiàn)問題后能夠進行應(yīng)急處理，保證整個系統(tǒng)的運行[1]。第三，光纖光柵調(diào)節(jié)器的確是有許多的優(yōu)點但是它的價格昂貴這一點是在其運用上不容忽視的一點，對于一些需要大量點的監(jiān)測，大量費用的投入也是在運用上要考慮的。

四、結(jié)束

分布式光纖溫度傳感器是近年興起的溫度監(jiān)測技術(shù)，它能夠適應(yīng)各種惡劣的環(huán)境，在一些極端的環(huán)境寫進行溫度的檢測，本文就分布式光纖溫度傳感器的意義開始，介紹了分布式光纖溫度傳感器在運用中的一些優(yōu)點，還介紹了它的工作原理以及其在現(xiàn)實中的運用，并且還對它在現(xiàn)實中的運用提出了幾點考慮。

參考文獻(xiàn)：

[1]李強，王艷松，劉學(xué)民.光纖溫度傳感器在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用現(xiàn)狀綜述[J].電力系統(tǒng)保護與控制.2010，（01）：135-140.

[2]張麗萍，張斌，余俊杰.分布式光纖溫度傳感器與其性能參數(shù)檢測方法的研究[J].工業(yè)計量.2013，（05）：37-39.

[3]鄭丹鳳.分布式光纖溫度傳感系統(tǒng)測量精度的改進與研究[D].西安建筑科技大學(xué). 2011.

作者簡介：王青杭（1992.9.24），男，浙江省溫州市人，工作單位：天津工業(yè)大學(xué)，職務(wù)：學(xué)生。