荧光光纤测温原理
荧光光纤温度传感器在变压器应用原理

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荧光光纤 砷化镓光纤

荧光光纤砷化镓光纤
荧光光纤和砷化镓光纤都是光纤测温技术中的一部分,它们各自具有不同的特性和应用场景。
荧光光纤测温是一种非接触式测温方式,通过荧光物质在特定波长光的照射下发生荧光现象,根据荧光寿命的长短来计算出被测物体的温度。
这种测温方式具有精度高、响应速度快、耐腐蚀、抗干扰能力强等优点,被广泛应用于电力、化工、冶金等领域的高温、高压、高湿等恶劣环境下的温度监测。
砷化镓光纤则是一种基于特殊材料砷化镓(GaAs)制成的光纤,具有高透过率、低损耗、抗电磁干扰等优点。
由于砷化镓材料具有特殊的带隙结构,使得砷化镓光纤能够很好地传输中红外波段的光信号,因此被广泛应用于军事、安全、环保等领域的光谱分析和气体检测等方面。
总的来说,荧光光纤和砷化镓光纤都是基于光纤传输的光信号进行温度或光谱测量的技术,它们在各自领域都有着广泛的应用前景。
激光 荧光 测温原理

激光荧光测温原理全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:激光荧光测温技术是一种利用激光和荧光物质相互作用的方法,通过测量物体的辐射温度来获得温度信息的先进技术。
这种技术具有测温范围广、测量精度高、反应速度快等优点,逐渐被广泛应用于工业、科研、医疗等领域。
从原理上来说,激光荧光测温技术主要包含以下几个步骤:利用激光器产生一束单色、单方向的激光光束,然后将这束激光照射到目标物体表面,目标物体表面有荧光物质的存在。
当激光照射到目标物体表面时,荧光物质吸收能量,经历激发态的存在,然后在一定时间内自发发射荧光,其发射的荧光光的强度与目标物体的温度有关。
根据荧光物质的特性和荧光光的强度,可以通过一定的计算方法推导出目标物体的温度。
在这个过程中,需要测量和记录激光光束照射前后的荧光光谱强度,并结合一定的公式和算法进行分析,最终得出目标物体的温度信息。
激光荧光测温技术具有许多优势,一是测温范围广,可以覆盖从几十摄氏度到几千摄氏度的范围;二是测量精度高,可以达到0.1摄氏度以下的高精度测量;三是反应速度快,可以在毫秒级的时间内完成对目标物体温度的快速测量;四是对目标物体的侵入性小,不会对目标物体造成损伤。
这种技术在工业生产、科学研究、医疗诊断等领域都有着广泛的应用前景。
在工业领域,激光荧光测温技术可以用于各种高温设备的温度监测,比如工业炉熔炉、高温反应器等,可以实时监测设备的温度变化,及时发现问题并采取措施,确保生产安全和设备稳定运行。
在科学研究领域,激光荧光测温技术可以用于温度场的研究和测量,从而为科学研究提供必要的数据支持。
在医疗领域,激光荧光测温技术可以用于烧伤表面的温度测量,及时了解烧伤面积及程度,指导治疗方案的制定和调整。
以上是关于【激光荧光测温原理】的文章,希望对您有所帮助。
如有疑问,欢迎继续咨询。
第二篇示例:激光荧光测温原理是一种利用激光和荧光技术相结合的测温方法。
通过这种方法,可以实现对物体表面温度的非接触式测量,具有精度高、响应速度快、可视化直观等优点。
荧光光纤测温技术在开关柜中的应用

科技资讯2016 NO.35SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION动力与电气工程52科技资讯 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION“坚强智能电网”是我国电力系统发展方向,大电网高可靠性、高自动化水平对于国民经济发展及电力系统的安全稳定运行起着非常重要的作用。
在建设“坚强智能电网”的过程中,如何高效、准确地对电网运行设备进行自动监控是目前我们所面临的关键问题。
在输配电系统中,高压开关柜是重要的一次设备,承担着开合电力线路、提供监控保护等重要作用,它的安全稳定运行直接影响着输配电系统的安全稳定运行。
目前国内多家单位出现过的高压开关柜故障,大多数是由于开关柜在长期运行中,由于各种原因导致的不良温升造成的。
因此,如何采取有效措施对开关柜内的温升进行有效监测是杜绝开关柜此类故障出现的关键问题。
人工巡检是目前对高压开关柜温升监测所采取的主要手段。
手持式红外测温仪的监测方法受到了开关柜的结构的限制,使这种方式除了不能获得准确的温度数据外,同时更不能适应“无人值守、智能电网”的要求。
因此配置高可靠性的高压开关柜温度在线监测设备具有重要意义。
1 发热原因(1)触头接触面绝缘性能老化。
高压开关柜的动静触头是最容易发热的部位[2],由于该部位接触不良、脏污等原因,使得接触电阻不断增大,在大电流通过时,严重发热,发展到一定阶段后,则会造成严重的故障,破坏系统稳定运行。
(2)设备的安装工艺不当。
设备的安装工艺不当主要是施工质量问题[3],小车式开关插嘴的位置与固定的插头位置在施工过程中没有准确对齐造成偏差,开关推入后,插头部分会由于接触不良引起触头发热。
(3)长期振动,缺少及时维护,使接头松动,造成接头处电阻增大,容易形成发热点。
(4)开关柜运行的环境温度、防护等级偏高以及通风不畅等因素造成的散热困难。
2 温度在线监测技术现状分析按照GB50116-2014《火灾自动报警系统设计规范》[1]第9.3.1,对于开关柜内电缆接头等重要部位设置测温式探测器,针对开关柜存在的上述问题,并根据国家智能电网的要求以及智能变电站的实施,各科研院所和生产厂家开发了一系列新型的高压开关柜温度监测装置。
完整版荧光光纤测温原理

某些稀土荧光材料受激励光照射并激发后,发射出可见的线状光谱,即荧光及其余辉。若荧光的某一参数受温度的调制,且它们的关系呈现出单调性,则可利用这种关系进行测温。线状光谱的强度受激励光源强度及荧光材料的温度影响,如果激励光源强度保持不变,线状光谱的强度为温度的单值函数,且随着时间的推移,通常情况下外界温度越低,线状光谱的强度就越强,余辉的衰减也就越慢。利用滤光片将激励光谱滤除后,测量荧光余辉发射光谱线的强度即可求解出温度大小。但该测量方法要求具有稳定的激励光源强度和信号通道,很难实现,故基本上未得到采用。除此之外,荧光余辉的衰变时间常数也是温度的单值函数。
其中
hc?(1)?E?hE? 12?E——电子位于高能级时具有的能量;式中:2E——电子位于低能级时具有的能量;1——普朗克常数;h?——出射光的频率;
——光在真空中的传播速度;c?——出射光的波长。
实际情况中,我们观测到的并不是某一固定波长的出射光,而是波长处于某EE总是分别位于两条能带之中。在入射光一波段的出射光,这主要是因为和21移除后,发光材料仍会维持一段时间的发光现象,若该段时间与电子完成能级跃-6s)相等,则此出射光称之为荧光;若该段时间比电子完成能级迁的时间(≤10-3s~10s),则此出射光称之为磷光。跃迁的时间长很多(通常为10?h)(荧光物质的发光通常遵守斯托克斯定律,即荧光物质只能受到高能量2?h)的光,换句话说,就是波长短的频率高的光激发的光激发,发出低能量(1??????)出波长长的频率低的光(,。荧光物质的发光机理是:按照分子1212原理,稀土掺杂的氧化物中含有高化合价的正离子,离子在高能射线(激光、紫
荧光光纤测温原理

荧光光纤测温原理荧光光纤测温是一种通过测量荧光光纤的荧光强度来确定温度的技术。
荧光光纤测温原理基于荧光物质的温度敏感性以及光纤传感技术的优势,可以实现对复杂环境中温度的实时监测和测量。
荧光光纤测温的基本原理是利用温度对荧光物质发射光谱的影响。
荧光物质是一种具有特定荧光发射特性的物质,当受到激发光源的激发时,会发射出特定波长的荧光。
荧光物质的荧光发射波长会随着温度的变化而发生改变,这种改变与荧光物质分子结构的变化有关。
荧光光纤测温系统由光纤传感器、激发光源、光谱仪和数据处理系统组成。
光纤传感器是引入有荧光物质的光纤,在传感器的一段光纤中,荧光物质与光纤芯层相互作用,使得光的能量转化成荧光。
在测温过程中,激发光源会发送激发光信号至光纤传感器的一端,激发荧光物质产生荧光。
产生的荧光信号经过光纤传输至另一端,并通过光谱仪进行分析和测量。
光谱仪会将荧光信号转换为电信号,并通过数据处理系统进行处理和解析。
荧光光纤测温的关键是通过荧光发射波长与温度之间的关系来确定温度。
这种关系可以通过两种方式来实现:一种是利用特定的荧光物质在一定波长范围内的发射峰值与温度之间的线性关系,另一种是利用荧光物质的发射谱峰值在温度变化下的漂移曲线。
在第一种方式中,荧光物质的发射峰值波长与温度之间存在着一定的线性关系。
通过建立荧光发射峰值与温度之间的标定曲线,就可以通过测量荧光发射峰值来确定温度。
在第二种方式中,荧光物质的发射谱峰值在温度变化下会发生漂移。
通过测量荧光发射谱峰值的漂移,可以确定温度的变化。
荧光光纤测温技术具有很多优点。
首先,荧光光纤传感器具有高灵敏度和快速响应的特点,可以实时监测温度的变化。
其次,荧光光纤可以远距离传输信号,在复杂环境中能够灵活应用。
此外,荧光光纤测温系统具有良好的稳定性和可靠性,可以长时间运行而不需频繁校准。
荧光光纤测温技术在工业、能源、环境监测等领域有着广泛的应用。
例如,在电力行业,荧光光纤测温技术可以用于电缆的温度监测和故障预警;在石油化工行业,可以用于管道和储罐的温度监测和维护等。
荧光光纤测温系统

荧光光纤测温系统一.应用背景应用在大功率发射机中在发射机前级.末级,高前电子管、高末电子管、高末调谐调配电容和高周箱体等若干个测试点。
而这些发热位置的温度无法监测,由此最终可能导致发射机故障的发生。
近年来,在大数据在推动下,将发射机各方面数据进行采集也是一项重要的任务,有利于智能化的管理,从而达到有人留守无人值班,为此,我们提出对发射机的重要位置进行实时测温,实现温度在线监测是保证发发射机安全运行的重要手段。
而光纤测温以其抗电磁干扰、温度精度高、实时在线监测等独特的优势,在大功率发射机等方便得到广泛的应用,也逐渐成为首选测温产品。
二.荧光光纤测温技术简介自1970年第一次成功的研制出传输损耗为20dB/km的石英质玻璃光波导以来,光纤测温技术就在传感技术领域便得到了迅速的发展。
与传统的测温方式不同,光纤测温可直接通过放在复杂电磁环境内被测点上的传感探头实现真实、准确测量热点温度,为用户提供直接动态的测量,具有直接、实时、准确等优点。
光纤测温系统敏感组件测量和信号的传输均由光纤来完成,无电信号引入,非常适合于在高电压、强磁场环境下进行温度直接测量,同时又可保证原高压环境器的绝缘性能。
目前常用的光纤点式测温技术主要包括荧光式、半导体吸收式和光纤光栅式三种技术路线,其技术指标对比如表1-1所示。
由表可知,基于荧光余辉原理的荧光光纤温度传感技术具有测量范围大、性能稳定、拓扑结构简单、寿命长等独特优势,是光纤测温领域的重要发展方向,应用前景相当广阔。
已经实现了光纤测温装置的批量化生产,技术成熟,工程化应用程度高,在大型发射机中环境中取得了广泛的应用,将荧光光纤温度传感器探头埋入其中,利用光纤作为温度感应信号传播媒介,绝缘性能好,抗电磁干扰能力强,响应速度快,在高电压、高磁场条件下实现在线、实时地准确测量绕组的热点温度,有效地克服了传统测温方法无法直接测量热点温度、电磁免疫性能差、精度欠佳等固有缺陷,能够及时为运行部门提供有效可靠的变压器等复杂电磁环境中运行状态信息和决策支持,提高电力系统运行可靠性。
荧光光纤测温原理

荧光光纤测温原理荧光光纤测温是一种基于光纤传感原理的测温技术。
通过在光纤中添加一种荧光材料,当该材料受到激发光的照射时,会发出可见光谱范围内的荧光信号。
而随着光纤温度的变化,荧光材料的波长和强度也会发生改变,通过根据荧光信号的变化来反推光纤温度信息的一种方式。
荧光光纤温度传感器的核心部分是一根掺杂有荧光材料的光纤。
荧光材料通常是一种能够在激发光的照射下产生荧光信号的物质,比如镝离子(Dy3+)或钬离子(Ho3+)等。
这些荧光材料具有特定的发光和吸收特性,当荧光材料吸收到特定波长的激发光时,会发射出特定波长的荧光信号。
当荧光光纤温度传感器的探测端暴露在被测温度的环境中时,荧光材料吸收到环境中的热能,导致分子内部能级发生变化。
这种能级的变化会导致荧光材料的发射波长和强度发生改变。
常见的荧光光纤温度传感器工作原理如下:1. 激发光源:荧光光纤温度传感器通常使用一个激发光源,该激发光源发出特定波长的光,并照射到荧光光纤的探测端。
激发光源可以是激光器、LED(Light Emitting Diode)等。
2.光纤传输:激发光源发出的光经过光纤传输到荧光材料所在的位置。
3.荧光发射:当激发光照射到荧光材料时,荧光材料会吸收激发光的能量,并发出特定波长的荧光信号。
这个荧光信号会由光纤传输回光源端。
4.光谱分析:荧光信号经过光谱分析仪(如光谱仪或光电倍增管等)进行分析,得到荧光信号的波长和强度。
5.温度计算:根据荧光信号的波长和强度变化,通过预先建立的荧光特性与温度的关联曲线,利用物理模型或计算方法计算出光纤所在位置的温度。
在实际应用中,多个具有不同发射波长荧光的探测点可以设置在光纤上,从而测量多个位置的温度。
荧光光纤测温的优势是可以实现远距离、非接触、实时和分布式测温。
它具有较高的测量精度和稳定性,并且可以在恶劣条件下工作,例如高温、高压、辐射等环境。
荧光光纤温度传感器在很多领域都有广泛应用,如能源、化工、航空航天、医疗和环境监测等。
完整版荧光光纤测温原理

完整版荧光光纤测温原理荧光光纤测温是一种利用光纤中的荧光材料来测量温度的技术。
它具有快速响应、高精度、无电磁干扰等优点,广泛应用于电力工程、石油化工、航天航空等领域。
荧光光纤测温原理主要包括两个方面:荧光光纤传感器的基本原理以及温度测量原理。
一、荧光光纤传感器的基本原理:荧光光纤是一种特殊的光纤,它在光传输的过程中能够发射出可见光的荧光。
荧光光纤传感器由光纤和荧光材料构成。
通常情况下,光纤的外表面被覆盖着一层荧光材料。
荧光材料在受到激发光的作用下,会发射出荧光。
当荧光材料受到热能的作用时,其荧光的发射强度和峰值会发生变化。
荧光光纤传感器利用这种变化,通过测量荧光光纤的荧光强度和峰值的变化,就可以得出温度的信息。
二、温度测量原理:荧光光纤测温原理基于荧光材料的温度敏感性。
荧光材料在受到热能的作用下,其荧光的发射强度和峰值会随着温度的变化而发生变化。
具体来说,当温度升高时,荧光材料的发射强度会减小,峰值位置也可能有所移动;当温度降低时,荧光材料的发射强度会增加,峰值位置也可能发生变化。
基于这个原理,荧光光纤传感器可以通过测量光纤上的荧光的强度和峰值来判断温度的高低。
具体的测温方法有两种:一是基于荧光强度的测温,二是基于峰值位置的测温。
前者通过测量荧光的强度变化来计算温度;后者通过测量荧光峰值位置的变化来计算温度。
这两种方法各有优缺点,可以根据具体应用场景选择合适的方法。
荧光光纤测温原理的实现一般需要激发光源、光电传感器、信号处理器等设备。
激发光源用于激发荧光材料,将其从基态激发到激发态;光电传感器用于接收荧光信号,将荧光信号转化为电信号;信号处理器用于对电信号进行处理和分析,最终得到温度信息。
总结来说,荧光光纤测温原理是利用荧光材料的温度敏感性,通过测量荧光光纤上荧光的强度和峰值的变化来判断温度的高低。
它是一种快速响应、高精度、无电磁干扰的温度测量技术,广泛应用于各个领域。
光纤测温系统原理

光纤测温系统原理光纤测温系统是一种基于光学原理的温度测量技术,利用光纤作为传感器来感知温度的变化。
这种系统通常具有高灵敏度、抗干扰性强和长测量距离等优势,广泛应用于工业、医学、环境监测等领域。
本文将介绍光纤测温系统的基本原理、工作方式、主要组成部分以及应用领域。
1. 光纤测温基本原理光纤测温系统基于热效应原理,通过测量光纤在温度变化下的光学参数变化来获取温度信息。
其核心原理主要包括热致发光效应、布里渊散射效应和光纤光栅效应。
热致发光效应:当光纤暴露在高温环境下时,热致发光效应会导致光纤材料发光,其发光强度与温度成正比。
通过测量发光强度的变化,可以推导出温度的变化。
布里渊散射效应:布里渊散射是光子与声子的相互作用导致的光波的散射现象。
在光纤中,布里渊散射与温度密切相关,通过监测散射光的频移,可以反映温度的变化。
光纤光栅效应:光纤光栅是在光纤中形成的一种周期性的折射结构。
当光纤受到温度变化时,光栅的周期也会发生变化,通过检测光栅的频率或波长变化,可以得知温度的变化。
2. 光纤测温系统工作方式光纤测温系统的工作方式主要包括激发光信号、传输光信号、感知温度变化和测量分析等步骤。
激发光信号:通过激发源(如激光器)产生光信号,该信号携带着特定的频率或波长。
传输光信号:光信号经过光纤传输到测温点,可以使用单模或多模光纤,根据具体应用选择适当的光纤类型。
感知温度变化:在测温点,光信号与温度变化发生相互作用,引起光学参数的变化,如发光强度、布里渊散射频移、光栅波长变化等。
测量分析:通过光谱仪、光电探测器等光学设备,测量感知点的光学参数变化,进而推导出温度的变化。
3. 光纤测温系统组成部分光纤测温系统通常包括以下关键组成部分:激发源:产生激发光信号的光源,可以是激光器或其他合适的光源。
光纤传感器:用于传输光信号到测温点的光纤,可以是单模或多模光纤。
测温点:光纤测温点是感知温度变化的地方,通常是通过将光纤暴露在测温区域来实现。
完整版荧光光纤测温原理

hc?(1)?E?hE? 12?E——电子位于高能级时具有的能量;式中:2E——电子位于低能级时具有的能量;1——普朗克常数;h?——出射光的频率;
——光在真空中的传播速度;c?——出射光的波长。
实际情况中,我们观测到的并不是某一固定波长的出射光,而是波长处于某EE总是分别位于两条能带之中。在入射光一波段的出射光,这主要是因为和21移除后,发光材料仍会维持一段时间的发光现象,若该段时间与电子完成能级跃-6s)相等,则此出射光称之为荧光;若该段时间比电子完成能级迁的时间(≤10-3s~10s),则此出射光称之为磷光。跃迁的时间长很多(通常为10?h)(荧光物质的发光通常遵守斯托克斯定律,即荧光物质只能受到高能量2?h)的光,换句话说,就是波长短的频率高的光激发的光激发,发出低能量(1??????)出波长长的频率低的光(,。荧光物质的发光机理是:按照分子1212原理,稀土掺杂的氧化物中含有高化合价的正离子,离子在高能射线(激光、紫
外线等)照射下受到激发,从基态跃迁到激发态,而激发态不稳定,则离子再从激发态跃迁到较低能量级,此时离子放出福射能而使荧光物质发光,这种光就被称之为荧光。荧光通常位于可见光波段。
2.2荧光寿命测温原理
在某一段温度范围内,无论何种荧光物质,它们的荧光寿命均表现出一定温度相关性,而荧光寿命测温原理正是建立在这种温度相关性上的。
表1光纤温度传感器的机理和特点
测温机理传感器的特点
激发的荧光与测量温度的相关性荧光法布里—珀罗器件,薄膜干涉,白光干涉光干涉
砷化镓等半导体吸收光吸收黑体腔,石英,红外光纤,光导棒热致光辐射
载有温度信息的光在光纤中形成的喇曼散射,瑞利散射光散射
光纤传光型温度传感器通常使用电子式敏感器件,光纤仅为信号的传输通道;传感型光纤温度传感器利用其本身具有的物理参数随温度变化的特性检测温度,光纤本身为敏感元件,其温度灵敏度较高,但由于光纤对温度以外的干扰如振动、应力等的敏感性,使其工作的稳定性和精度受到影响。其中荧光衰减型、热辐射型光纤温度传感器已达到应用水平。
荧光光纤测温 方案

荧光光纤测温方案
荧光光纤测温方案是一种利用荧光物质受激辐射能量按指数方式衰减的原理进行温度测量的技术。
其核心是通过测量荧光物质受激发后的衰减时间来得出测量点的温度。
该方案具有以下特点:
1. 高精度测量:由于荧光物质的余辉时间与温度相关,通过测量余辉时间可以获得精确的温度信息。
2. 实时监测:荧光光纤测温系统可以实时监测高压开关柜触头、进出线、母排等位置的温度,确保设备安全运行。
3. 安装方便:该系统体积小,安装方便,无需经常维护。
4. 可靠性高:荧光光纤测温系统具有高可靠性,防爆防燃,适用于各种恶劣环境。
5. 温度信号输出:温度信号以数字信号形式输出,可以在后台进行个性化应用,如报警、预警通知、远程监控等。
该方案的应用场景包括但不限于:高压开关柜、变压器、环网柜等设备的温度监测。
其工作原理是利用荧光物质受紫外线照射并激发后在可见光谱中发射线状光谱,即荧光及其余辉。
只要测得时间常数的值,就可以求出温度。
总之,荧光光纤测温方案具有高精度、实时监测、安装方便、可靠性高、温度信号输出等特点,适用于各种需要温度监测的场景。
激光 荧光 测温原理

激光荧光测温原理
激光荧光测温是一种利用激光激发物质产生荧光,通过测量荧
光光谱的方法来实现温度测量的技术。
其原理主要包括激光激发、
荧光发射和温度测量三个方面。
首先,激光激发。
激光作为一种高强度、单色性好的光源,可
以通过激发物质的内部能级跃迁,使其处于激发态。
当激发物质返
回基态时,会放出荧光光子。
其次,荧光发射。
激发物质在受到激光激发后,会产生荧光发射。
荧光光子的能量与激发物质的温度密切相关,温度越高,激发
物质内部的分子振动和旋转会增加,导致荧光光子的能量发生变化。
最后,温度测量。
通过测量荧光光子的能谱分布,可以反推出
激发物质的温度。
因为荧光光子的能量与温度呈正相关关系,所以
可以通过测量荧光光子的能谱分布来间接测量物体的温度。
总的来说,激光荧光测温原理是利用激光激发物质产生荧光,
通过测量荧光光谱的方法来实现温度测量。
通过分析荧光光子的能
谱分布,可以准确地获取物体的温度信息。
这种技术在工业、科研和医学领域都有着广泛的应用前景。
光纤感温原理

光纤感温原理全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:光纤感温原理是一种利用光纤传感技术来实现温度测量的方法。
光纤感温技术的应用领域非常广泛,包括工业生产、医疗保健、环境监测等多个方面。
光纤感温原理的基本思想是利用光纤传输热量的特性,通过监测光纤传输过程中温度的变化来实现温度的测量。
光纤感温原理的基本工作原理是利用光纤的折射率随温度的变化而发生变化。
在光纤的传输过程中,激光光束在光纤中传播,并根据光的传播速度和传播路径的变化来判断光纤所在位置的温度。
当光纤受到外界环境的温度影响时,光束被激发并传播到光纤的末端,通过检测光的传输过程中的温度变化来实现温度的测量。
光纤感温原理的优点是具有很高的测量精度和稳定性。
由于光纤本身的特性,可以实现长距离的测量,而且可以在极端的环境条件下进行测量,如高温、高压、腐蚀等条件下。
光纤感温技术还具有免维护、易扩展等优点,适用于监测需求高、环境条件苛刻的场合。
光纤感温原理的应用非常广泛。
在工业生产中,光纤感温技术可以用来监测工艺过程中的温度变化,帮助调节工艺参数,提高生产效率和产品质量。
在医疗保健领域,光纤感温技术可以用来监测人体的体温变化,帮助医生及时进行诊断和治疗。
在环境监测中,光纤感温技术可以用来监测大气、水体、土壤等环境温度的变化,帮助及时预警环境问题。
光纤感温原理是一种非常重要的温度测量技术,具有广泛的应用前景和发展空间。
随着光纤感温技术的不断进步和完善,相信将会在更多的领域得到应用,为人类的生活和生产带来更多便利和帮助。
第二篇示例:光纤感温原理是一种利用光纤传感技术对温度进行感知和检测的方法。
光纤感温原理基于热光效应和光学原理,通过测量光纤中光信号的光学特性变化来确定温度的变化。
光纤感温技术具有高精度、长距离传输、抗干扰能力强等优点,被广泛应用于工业、能源、交通、医疗等领域。
光纤感温原理的基本思想是利用光纤的光学传输特性来测量光信号在光纤中传输时的减弱和散射情况,根据这些特性变化来推断温度的变化。
光纤测量荧光方法

光纤测量荧光方法
光纤测量荧光方法是一种利用荧光物质在特定波长光激发下发出的荧光特性来测量某些物理量(如温度、压力、浓度等)的方法。
该方法的基本原理是,荧光物质在特定波长的光激发下会发出特定波长的荧光,而荧光强度、波长等特性与荧光物质所处的环境密切相关。
因此,通过测量荧光特性就可以反推出某些物理量。
光纤测量荧光方法具有以下优点:
1. 测量精度高:由于荧光特性与荧光物质所处的环境密切相关,因此该方法可以高精度地测量物理量。
2. 非侵入性测量:荧光物质可以与被测物体结合在一起,不需要在被测物体上附加任何传感器或线路,因此该方法是非侵入性的。
3. 响应速度快:荧光物质可以在毫秒级别的时间内发出荧光,因此该方法的响应速度很快。
4. 耐腐蚀、耐磨损:荧光物质通常具有较好的化学稳定性和热稳定性,因此该方法可以在恶劣环境下进行测量。
光纤测量荧光方法在温度、压力、浓度等物理量的测量中得到了广泛应用。
例如,可以利用该方法测量管道中的流体温度、反应釜中的溶液浓度等。
同时,该方法还可以用于医学诊断、环境监测等领域。
荧光光纤测温荧光式和半导体的比较

荧光光纤测温荧光式和半导体的比较荧光光纤测温荧光式和半导体的比较荧光光纤测温根据荧光的温度特性,结合温度测量仪器的小型化、智能化、模块化和便携式的发展趋势,设计了具有紧凑高效的光学系统与整机结构的荧光光纤温度测量系统。
荧光光纤测温荧光式和半导体的比较:1.半导体吸收方式测温依赖于计算光强大小,此原理的测温方法容易受到环境和光纤弯折等因素的影响,使用的环境可靠性比较低,同时在特殊环境还需要现场标定,带来施工的繁琐;荧光式是计算荧光材料的余辉时间常数,原则上跟光强度没有关系,不易受环境影响,也没有现场标定等问题。
2.半导体吸收测温属于功率型测温,就导致其受发光管寿命与老化衰减等特性影响,长期工作可靠性差;而荧光式测温是由LED 光源发光激发荧光物质测量其固有的荧光寿命,受LED的激发功率影响不大,拥有更长的工作寿命。
3.半导体吸收一般使用碲化镉、砷化镓等半导体光吸收材料,实验发现对应GaAs的带边移动约为50nm, 温度变化的范围在150℃左右,只能测量150℃的温度范围,若测量的范围更大,对宽带光源的要求更高;荧光式材料使用稀有元素的荧光粉末,测量范围可达-70 ~500℃,只与材料本身特性有关(本材料在1200度高温长期煅烧而成)。
4.半导体吸收在拓扑网络上易受到红外光源大小的影响,不易集成和拓展;荧光式采用单个模块方式,很方便拓展。
温度在线监测装置的创新点时间:2014-03-17 10:15:49来源:深圳迅捷光通打印本文(1)温度在线监测装置温度监测传感单元与触头盒或绝缘子合二而一,保留原有的触头盒或绝缘子结构及其功能。
不另占安装空间,不破坏开关柜原结构,免于现场散件组装调试及固定。
由于安装尺寸不变,安装简便。
创造性地将传送温度信号的红外光封闭在触头盒或绝缘子或套环内部专用气隙通道中传输,防止外界污秽、光、热及机械变形等对温度信号的干扰。
实现高压侧与低压侧无导线连接,从低压侧取得温度信号。
荧光光纤测温 集成电路

荧光光纤温度传感器是一种创新的温度测量设备,利用光纤技术的远距离传输特性,避开了恶劣的测温环境。
这种传感器基于稀土荧光物质的材料特性实现,当这些物质受到紫外线照射并激发后,它们在可见光谱中发射线状光谱,即荧光及其余辉。
荧光余辉的衰变时间常数是温度的单值函数,通常温度越高,时间常数越小。
只要测得时间常数的值,就可以求出温度。
为了提高测量的准确性和稳定性,研究人员设计了一种双通道的小型实用的荧光测温系统。
这个系统分为光路设计、电路设计和程序设计三个部分。
通过采用两路通道差分相减的创新思想,完全消除了直流分量且基本不含有随机噪声,从而得到了单一光滑的荧光衰减信号。
此外,报道中提到的最新研制的荧光光纤温度传感器及其测量系统,其结构简单合理,制造成本低,测量范围大,可实现温度-50~+200℃温度范围的测量,测量精度高,可实现精度±0.1℃。
荧光光纤测温原理

荧光光纤测温原理荧光光纤测温原理荧光光纤测温原理是利用光纤中所掺入的某种荧光材料在温度的变化下,荧光强度和发射波长会发生变化的特性,通过测量荧光信号的变化来推算出温度的一种方法。
荧光光纤测温技术的基本原理是光纤传感器的感温部位通过和被测介质的接触,能够感应到介质温度的变化,调整荧光材料的电子状态,使其发出不同波长的荧光信号,进而实现温度变化的测量。
荧光光纤测温原理的关键在于荧光材料的特性和荧光信号的测量。
荧光材料的特性决定了在不同温度下它可以发出不同波长的荧光信号,从而实现对温度的测量。
而荧光信号的测量则需要对荧光信号进行放大、滤波、转换和分析等处理,从而得到精准的温度数值。
荧光材料在应用中主要有荧光红、荧光绿、荧光黄等颜色,一般是将这些荧光材料掺入光纤中,以构成可感温的光纤传感器。
荧光光纤测温技术具有响应速度快、测量范围广、分辨率高、耐高温、耐腐蚀等优点。
荧光光纤测温技术可以应用于多种行业领域,例如电力、石油化工、制药、航空航天等。
在电力行业,荧光光纤测温技术被广泛应用于电力设施的温度监测,例如变压器、电缆等设备的温度监测;在石油化工产业,荧光光纤测温技术可用于检测化工反应器、石油储罐、输油管道等设备的温度变化;在制药领域,荧光光纤测温技术则可以用于医用设备的温度监测;在航空航天领域,荧光光纤测温技术可应用于航天器的温度控制和热管理等方面。
荧光光纤测温是一种具有广泛应用前景和优越性能的温度检测技术,它具有高精度、高灵敏度、高可靠性等优点,可以为现代工业生产提供有效的检测手段,为温度控制和温度管理提供有力支持。
除了荧光光纤测温技术,目前市场上还有其他多种温度检测技术,如热电偶、红外线温度计等。
相比于这些传统技术,荧光光纤测温技术具有更为优异的特点。
荧光光纤测温技术对温度波动的响应速度非常快,可以实现毫秒级的数据采集。
这个特点使得荧光光纤测温技术不仅可以应用于对稳态温度的监测,也可以用于对瞬态温度变化的快速检测和控制,尤其在高速瞬变过程的监测和控制方面表现出了很大的优势。
荧光光纤温度传感器

Q1 ln(
cos (
N
) sin(
N
) )
Q1
谢谢观看
再见
t )]cos(2
)
j exp(
t ) sin(2
)
N
N
该项为一复数,其幅角值的正切函数为
Q1
tan(1 )
Im(F1 ) Re(F1 )
exp( t ) sin( 2 )
N
1 exp( t ) cos(2 )
N
可见,第一项傅里叶变换项的位相正切 函数Q1为荧光寿命τ的单值函数,与起始 光强A,背景信号B无关,可以从中计算 出荧光寿命τ来。
Fn
A
1 exp( Nt / )
1 exp( t / ) exp( j2n
/
N)
n 1,2..N 1
可见,除0次项外,其余项与本底信号无关。
我们采用第一项来计算荧光寿命,对傅 里叶变换结果的n=1项,上式化为
1 exp( Nt )
F1
A [1 exp(
高压电源
紫外汞灯
光调制器
A/D 除法器 计算机
放大器
探头
PD
耦合器
1
放大器
PD
2
滤光片
测量系统
光纤
荧光材料薄层
聚四氟乙烯涂层
光纤探头
相
对 10
荧
光
强 度
8
6
4
100
温度标定曲线
200 温度/oC
当稀土掺杂物质受到激励时,会发出荧 光。在激励撤销后,荧光会以指数规律 衰减。荧光消退的时间称为荧光寿命, 用τ表示。荧光寿命τ是温度T的函数,与 光强无关。荧光衰减可以表示成
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1 概述
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、半导体以及其它领域的温度传感器。
它们的敏感特性主要是以电子信号作为传感媒介,即利用温度对电子信号的调制作用。
而在特殊工况和环境下,如在易爆、易燃、高电压、强电磁场、具有腐蚀性气体、液体,以及要求快速响应、非接触等环境下,光纤温度测量技术具有独到的优越性。
由于光纤本身的电磁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子温度传感器的限制。
同时由于其工作原理是利用温度对光信号的调制作用,传感或传输方式多采用石英光纤,传输的幅值信号损耗低,可远距离传输,使传感器的光电器件脱离测温现场,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,使尘雾、水汽等干扰因素对测量结果影响很小。
光纤质量小、截面小、可弯曲传输,因此可测量不可见的工作空间的温度,便于特殊工况下的安装使用。
光纤由于温度测量的机理与结构形式多种多样,基本上可分为两大类:一类是传光型,它利用某种传感元件把光的强度、波长等与温度有关的信息作为测量信号,由光纤将信号传递到探测器;另一类是传感型,它以光纤本身为传感元件,将光的相位、波长、强度等为测量信号。
光纤温度传感器机理及特点如表1所示。
光纤传光型温度传感器通常使用电子式敏感器件,光纤仅为信号的传输通
道;传感型光纤温度传感器利用其本身具有的物理参数随温度变化的特性检测温度,光纤本身为敏感元件,其温度灵敏度较高,但由于光纤对温度以外的干扰如振动、应力等的敏感性,使其工作的稳定性和精度受到影响。
其中荧光衰减型、热辐射型光纤温度传感器已达到应用水平。
其中,荧光光纤测温技术可以实现不同工作情况,尤其是电磁干扰下的温度测量。
荧光是辐射的去活化过程。
荧光材料原子受到某一波长的辐射而激发时,辐射去活化,发出辐射。
荧光是发射光,它涉及吸取和再发射2个过程,每个过程都是瞬间的,但在2个过程之间存在一时间间隔,它依赖于荧光去活化过程。
荧光光纤温度传感器不仅限于表面温度的定向测量,其探头可以插入固体物质中、浸入液体中或导入设备中,到达特定区域。
荧光测温与其它测温方法相比具有诸多优点,如实现温度的绝对测量,测温精度不受被测体表面发射率的影响,在中低温范围内有很高的灵敏度和测温精度等。
2 荧光光纤测温原理
当发光材料受到某种波长的入射光照射,吸收光能后从基态进入激发态,并且立即退激发并发出比入射光的波长长的出射光(通常波长在可见光波段),而且一旦移除入射光,发光现象也随之立即消失,即出射光消失,具有这种性质的出射光就被称之为荧光。
荧光产生机理
由普朗克定理可知,当发光材料接收到无论哪种形式的入射光能量时,发光材料中的电子将发生能级跃迁现象,而在能级跃迁的过程中伴随着波长为λ的出射光。
其中
21hc
E E hν
λ
-==(1)
式中:2E ——电子位于高能级时具有的能量;
1E ——电子位于低能级时具有的能量;
h ——普朗克常数;
ν——出射光的频率;
c ——光在真空中的传播速度;
λ——出射光的波长。
实际情况中,我们观测到的并不是某一固定波长的出射光,而是波长处于某一波段的出射光,这主要是因为2E 和1E 总是分别位于两条能带之中。
在入射光移除后,发光材料仍会维持一段时间的发光现象,若该段时间与电子完成能级跃迁的时间(≤10-6s)相等,则此出射光称之为荧光;若该段时间比电子完成能级跃迁的时间长很多(通常为10-3s~10s),则此出射光称之为磷光。
荧光物质的发光通常遵守斯托克斯定律,即荧光物质只能受到高能量(2h ν)的光激发,发出低能量(1h ν)的光,换句话说,就是波长短的频率高的光激发出波长长的频率低的光(21λλ<,21νν>)。
荧光物质的发光机理是:按照分子原理,稀土掺杂的氧化物中含有高化合价的正离子,离子在高能射线(激光、紫外线等)照射下受到激发,从基态跃迁到激发态,而激发态不稳定,则离子再从激发态跃迁到较低能量级,此时离子放出福射能而使荧光物质发光,这种光就被称之为荧光。
荧光通常位于可见光波段。
荧光寿命测温原理
在某一段温度范围内,无论何种荧光物质,它们的荧光寿命均表现出一定温度相关性,而荧光寿命测温原理正是建立在这种温度相关性上的。
当光照射荧光物质时,其内部电子获得能量从基态跃迁到激发态,从激发态返回到基态的放出辐射能而使荧光物质发出荧光,而在光被移除后的持续发射荧光的时间取决于激发态的寿命,该寿命就被称之为荧光寿命。
荧光寿命具有特性:
荧光寿命的长短由温度的高低决定。
荧光寿命型温度传感器正是基于该特性的温度传感器。
某些稀土荧光材料受激励光照射并激发后,发射出可见的线状光谱,即荧光及其余辉。
若荧光的某一参数受温度的调制,且它们的关系呈现出单调性,则可利用这种关系进行测温。
线状光谱的强度受激励光源强度及荧光材料的温度影响,如果激励光源强度保持不变,线状光谱的强度为温度的单值函数,且随着时间的推移,通常情况下外界温度越低,线状光谱的强度就越强,余辉的衰减也就越慢。
利用滤光片将激励光谱滤除后,测量荧光余辉发射光谱线的强度即可求解出温度大小。
但该测量方法要求具有稳定的激励光源强度和信号通道,很难实现,故基本上未得到采用。
除此之外,荧光余辉的衰变时间常数也是温度的单值函数。
根据半导体理论可知,余辉的衰落直至消失实际上是光的淬灭过程,温度的升高使得晶格振动的强度增强,而晶格振动强度的增强又使得参与吸收的分子数增多,最终导致光的淬灭过程缩短,故荧光物质的温度高低决定了光的淬灭过程的快慢,即决定了衰变时间常数的大小。
图1为荧光特性曲线。
图1 荧光特性曲线
由图1可得荧光余辉的强度与实践的函数关系式为:
()()()t T p I t Al T e τ-= (2)
式中:A ——常系数; t ——余辉衰减时间;
()p l T ——停止激励时荧光峰值强度,为温度T 的函数;
()T τ——荧光余辉衰变时间常数,即荧光余辉寿命,也为温度T 的函
数,与光强无关。
一般T 越大,()T τ就越小,所以只要测得()T τ的值,就可求解出T 。
图2为某一荧光物质的τ值与温度的函数关系曲线。
温度(℃)
图2 某种荧光物质的荧光寿命与温度的函数关系曲线
荧光寿命测温的最大优势就是温度转换关系由荧光寿命单值决定,不受激励光源强度的变化、光纤传输效率、耦合程度的变化等外部条件的影响,所以相比较以荧光强度作为温度传感信号的测温法(荧光强度测温法或荧光强度比测温法)而言,荧光寿命测温法在测温原理上具有明显优势。