荧光式光纤温度传感器

光纤测温传感器

10.2.1
半导体光吸收型光纤温度传感器
许多半导体材料在它的红限波长 g （即其禁带宽度对应的波长）的一段光波长范围内有递减的吸收特性，超过这一波段范围几乎不产生吸收，这一波段范围称为半导体材料的吸收端。例如 GaAs, CdTe 材料的吸收端在0.9 μm 附近，如图10.1(a)所示。
液作为温度敏感探头，并分别采用波长为 655 nm 和 800nm 的光作为敏感信号和参考信号。

10.2.2
热色效应光纤温度传感器
这种温度传感器的组成如图10.4所示。光源采用卤素灯泡，光进入光纤之前进行斩波调制。探头外径 1.5mm，长为 10 mm，内充钴盐溶液，两根光纤插入
图10.11示出了信号检测系统的原理框图。采用这样的系
统，在 500℃ ~ 1800℃ 的高温范围内，测温精度高达 0.1％。如果采用光谱校准技术，测温精度可达 0.05％。

10.3.3
热辐射光纤高温传感器
图10.11
信号检测系统的原理框图

这个原理的。
热辐射光纤高温传感器
热辐射光纤高温传感器是基于光纤被加热要引起热辐射接触式热辐射光纤高温传感器通常有两种构成方式：分布黑体腔和固定黑体腔。固定黑体腔光纤高温传感器，其构成原理如图10.10所示。
图10.10
固定黑体腔光纤高温传感器的构成原理

10.3.3
式中，t t2 t1
；A是常数； I P (T ) 是停止激励时的荧
(T ) 是荧光余辉寿命，光峰值强度，t 是温度的函数；
是温度的函数。
式(10.1)表明，I P (T ) 和 (T ) 是两个与温度T 有关的独立的参数，可用于计量温度。联合使用这两个温度参数实现温度计量的方法是所谓的余辉强度积分法，即

光纤温度传感器的技术原理和相关应用研究

光纤温度传感器的技术原理和相关应用研究摘要：随着光纤技术研究的不断发展，人类的生活越来越离不开光纤传感器。

光纤传感器以其体积小、质量轻、灵敏度高、不易受到电磁的干扰等优点，人类开发出了各种类型的光纤传感器，逐渐取代了传统传感器在人类生活中的应用。

本文详细介绍了光纤的三种特性及其各自的特点，光纤传感器的工作原理和其按照不同方式的分类。

重点讲述了光纤温度传感器的特点以及分布式光纤温度传感器、光纤荧光温度传感器、光纤光栅温度传感器、干涉型温度传感器的测温原理与性质特点，并利用它们的工作原理及特点将光纤温度传感器应用到医疗、建筑、电力系统、航空航天等应用上。

利用光纤温度传感器的工作原理，进行基于马赫-泽德尔干涉仪的测温实验。

并根据这次的测温实验得到光纤温度传感器测温的优缺点，并对光纤温度传感器测温方法的改进提出自己的见解。

关键词：光纤光纤传感温度传感器测温Technical principles and fiber optic temperature sensorsrelated researchAbstract：With the continuous development of optical fiber technology research, human life increasingly inseparable fiber optic sensors. Fiber Optic Sensors its small size, light weight, high sensitivity, less susceptible to electromagnetic interference and other advantages, humans developed various types of fiber optic sensors, gradually replaced the traditional sensors in human life.This paper describes the three characteristics of the fiber of their characteristics, working principle of fiber sensor and its classification in different ways. Focuses on the characteristics of the fiber optic temperature sensor, and temperature characteristics and properties of the principle of distributed optical fiber temperature sensors, fiber optic fluorescence temperature sensors, fiber grating temperature sensor, interferometric temperature sensor, and the use of their works and the characteristics of the fiber optic temperature sensors to the medical, construction, power systems, aerospace and other applications.The use of fiber optic temperature sensor works, based Mach - Ze Deer interferometer temperature experiments. And give advantages and disadvantages of fiber optic temperature sensor according to the temperature of the temperature experiment, and suggest improvements fiber optic temperature sensor temperature measurement method of his own views.Key words：Fiber;Fiber optic sensing;Temperature sensor;Applications;Measuring temperature引言随着人类社会的进步，光电子技术发展的越来越快，其中以光纤技术的发展最为迅速，半个多世纪以来，人们充分享用了由光纤技术带来的文明与便利后，有充分的理由使人们相信，人类已逐步进入由光主宰的技术世。

荧光光纤温度传感器在变压器应用原理

荧光光纤温度传感器在变压器应用原理下载温馨提示：该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。

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(完整版)荧光光纤测温原理

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。

荧光式光纤温度传感器-初步设计方案

根据贵公司所提供的资料和要求，该荧光式光纤温度传感器采用的发光管为约400nm的蓝紫光，接收管的接收光为约700nm的红光，根据西安固态产品硬件的初步破解来看，其具体方案如图1所示。

图1 荧光式光纤温度传感器结构图
1、发光二极管驱动电路：
该部分电路是通过单片机PIC18F1330的PWM控制轨到轨运算放大器MCP6293E，进而驱动场效应管SI2301实现的。

2、光电接收及放大电路：
反射光通过接收管接收后，通过CMOS型输入运放LMV797进行信号放大，然后通过单片机PIC18F1330的AD引脚采集到单片机中。

3、与底板的通信采用单片机PIC18F1330自带的RS232引脚RX、TX进行通讯。

完整版荧光光纤测温原理

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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ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。
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

FOT-301 系列荧光光纤测温仪产品说明书

和其光电——————————————————————FOT-301系列荧光光纤测温仪产品说明书西安和其光电科技有限公司地址：西安市高新区新型工业园西部大道60号联系人：张文松（先生） 139****1347E-mail:*******************.cn——————————————————————一、测温仪组件FOT-301荧光光纤测温仪共由主机、电源适配器、电源线和通信电缆、光纤探头等部分组成。

1、主机：测温仪主体部分，负责温度的采集和上位机的通信。

和——————————————————————2、电源适配器：为电源主体提供工作电压。

3、电源线：将市电AC220V送入电源适配器。

和其光电——————————————————————4、通信电缆：将测温主机测得数据输送至电脑串口。

5、光纤探头⑥为HP光纤接头⑦为光纤测温探头二、测量原理荧光光纤温度传感器是基于稀土荧光物质的材料特性实现的，当某些稀土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(余辉为激励停止后的发光)。

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。

应用这种方法测温的最大优点，就是被测温度只取决于荧光材料的时间常数，而与系统的其他变量无关，例如光源强度的变化、传输效率、耦合程度的变化等都不影响测量结果，较其它测温法原理上有明显优势。

和和其光电——————————————————————三、测量方法1、将电源线接好；2、将HP光纤接头⑥插入HP光纤接口⑤；3、将光纤测温探头⑦放到被测物体表面（接触）；4、开启电源开关；5、液晶显示屏显示待机，经过数秒后，显示测试温度，温度测试开始。

四、技术指标型号 FOT-301测温范围 -40~+150℃分辨率 0.1℃测量精度 ±0.5电源～220V五、测温仪特点抗电磁干扰高压绝缘精度及灵敏度高耐高压防腐蚀和其光电——————————————————————可远程监测长寿命能在恶劣的环境下工作，适应性好六、应用荧光光纤温度传感器及测量系统，具有抗电磁干扰、高压绝缘、稳定可靠、高精度、高灵敏度、微小尺寸、长寿命及耐腐蚀、适应性好等特点，既可以采用接触式的测量方式，也可以采用非接触式的测量方式，非常适合应用于电力、医疗、石油化工、工业微波、食品安全、科学研究和航空航天军事国防等领域的温度实时监测与控制。

光纤温度传感器

5、荧光光纤温度传感器
传光型
功能型传光型：采用荧光材料粘接或涂敷在光纤端头或被测
物体表面作为敏感部分
功能型：在光纤中掺杂一定浓度的稀有元素作为敏感部
分。 • 根据对荧光信号处理方式的不同,荧光光纤温度传感器可分为荧光强度型、荧光寿命型。
外汞灯
光纤荧光温度传感器
测温范围为-30～200℃ ,精度为 5℃ .在0～70℃的测温范围内,连续测温偏差0.04℃ 简单的工作流程图如右图所示
4.光纤光栅温度传感器
工作原理：借助于某种装置将被测参量的变化转化为作用于光纤光栅上的应变或温度的变化,从而引起光纤光栅布喇格波长的变化通过建立并标定光纤光栅的应变或温度响应与被测参量变化的关系,就可以由光纤光栅布喇格波长的变化,测量出被测量的变化。
将被测参量的变化
光纤光栅上的应变或温度的变化
优点： 1、蓝宝石单晶物理化学性能稳定、机械强度好、本质绝缘, 耐腐蚀 2、在0.3～0.4μm波段范围内透光性很好,熔点高达2 045℃ . 3、蓝宝石单晶光纤既有蓝宝石单晶的优良性能又有光波导的特点, 测温范围在500～2 000℃
缺点：当温度高于1 700℃时,表面有所变化,应用受到一定的限制
传输型：光导纤维只起到传输光的作用，必须在光纤端面加装其它的敏感元件才能构成新型传感器的传输型传感器。
三、两种传感器的举例介绍
1
功能型
干涉式光纤温度传感器分布式光纤温度传感器
2 3
4
反射式光纤温度传感器
光纤光栅温度传感器
1.干涉式光纤温度传感器
• 属于相位调制式功能型光纤温度传感器，主要应用于精密测温领域 • 工作原理：当两根在温度场的光纤在不同的温度场工作时, 其折射率会产生差异,随之光程也会发生差异.若此时进行耦合,就会产生干涉现象.

基于光纤荧光技术的温度监测系统设计

物联网技术 2023年 / 第11期240 引言温度作为反映系统状态的重要特征，是监测系统运行状况和工业生产情况的重要指标[1]，但是目前常用的温度监测系统在实际应用中还存在着诸多问题。

一是传统测温设备大多存在可靠性差、准确度低的缺点，并难以在腐蚀、高压、狭窄空间和强电磁干扰的环境中使用[2]。

应用最为广泛的热电偶、热电阻接触式测温技术，通过电信号获得温度值，但在强电磁干扰环境中使用受限[3]；红外测温等非接触式测温技术基于红外线在不同温度下的折射光线强度不同进行测温，但对工作环境有较高要求[4]。

二是目前常见的监测方案存在信息滞后、通信不便的“信息孤岛”问题，缺乏远距离实时多源监测的手段。

三是多数监测系统应用场景单一，智能化程度低。

传统的系统监控及运行一般以集中式或者分布式的SCADA 系统应用为主，在区域广、布线困难的区段，数据的获取会变得困难。

针对以上关键问题，本文基于光纤荧光测温技术，设计一种光纤荧光温度传感器，利用其耐腐蚀、强绝缘、免维护、抗电磁干扰和稳定性较好等特点[5]，提高测温的精度和准度，并解决其恶劣环境应用受限问题；通过无线桥接的方法，利用WiFi 模块对传感器进行组网，并基于“一套系统+N 个场景”的智慧系统设计框架，从感知层、传输层和应用层三方面进行创新，设计出一种使用范围广、集成化程度高的温度监测云平台系统。

1 系统总体设计基于光纤荧光技术的温度监测系统总体架构如图1所示，包括感知层、网络层和应用层。

感知层采用优化设计的光纤荧光测温传感器；网络层由网络管理系统、有线或无线数据网络组成，将传感器采集的温度信息通过网络传输给应用层；应用层由PC 端和云平台构成。

图1 温度监测系统总体架构1.1 感知层基于荧光光纤测温技术，优化设计一种小体积测温传感器，温度检测范围为-50～150 ℃，检测精度为±0.5 ℃。

着重进行光路和电路两方面设计，前者包括探头、光路耦合和光电探测器的选型和设计，后者着重对光源驱动电路和光电转换电路进行设计。

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。

光纤温度传感器简介

光纤温度传感器摘要：本文分析了光纤温度传感器在温度探测中的优势，分别介绍了分布式光纤温度传感器、光纤光栅温度传感器、干涉型光纤温度传感器、光纤荧光温度传感器的工作原理，最后综述了光纤温度感器在现代工业及生活的应用。

关键字：光纤传感温度应用1引言在科研和生产中，有很多温度测量问题，传统的温度传感器有热电偶，热电阻温度传感器，热敏电阻温度传感器，半导体温度传感器等等。

光纤温度传感器是20世纪70年代发展起来的一种新型传感器。

与传统的温度传感器相比，它具有灵敏度高，体积小，质量轻，易弯曲，不产生电磁干扰，不受电磁干扰，抗腐蚀性好等等优点，特别适用于易燃，易爆，空间狭窄和具有腐蚀性强的气体，液体以及射线污染等苛刻环境下的温度检测。

2光纤温度传感器分类光纤温度传感器按照调制机理可分为相位调制，振幅调制，偏振态调制；按工作原理分，光纤温度传感器可分为功能性和传输型两种。

功能型温度传感器中光纤作为传感器的同时也是光信号的载体，而传输型温度传感器中光纤则只传输光信号。

传光型与传感型相比，虽然灵敏度稍差，但可靠性高，实用的传感器大多是这种类型。

目前主要的光纤温度传感器包括分布式光纤温度传感器、光纤光栅温度传感器、光纤荧光温度传感器、干涉型光纤温度传感器等。

2.1光纤光栅温度传感器光纤光栅温度传感器是利用光纤材料的光敏性在光纤纤芯形成的空间相位光栅来进行测温的。

光纤光栅以波长为编码，具有传统传感器不可比拟的优势，近年来光纤光栅成为发展最为迅速，最具代表性的光纤无源器件之一，已广泛用于建筑、航天、石油化工、电力行业等。

光纤光栅温度传感器主要有Bragg光纤光栅温度传感器和长周期光纤光栅传感器。

Bragg光纤光栅是指单模掺锗光纤经紫外光照射成栅技术而形成的全新光纤型Bragg光栅，成栅后的光纤纤芯折射率呈现周期性分布条纹并产生Bragg 光栅效应，其基本光学特性就是以共振波长为中心的窄带光学滤波器，满足如下光学方程：=2nA式中：为Bragg波长，A为光栅周期，n为光纤模式的有效折射率。

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。

荧光式光纤温度传感器

北京普罗迪科技有限公司描述不同于传统的温度传感器，荧光式光纤温度传感器是利用纯光学原理进行参数量测的温度传感器，抗电磁干扰、高压绝缘、尺寸微小、稳定可靠、灵敏度高、寿命长、本质安全，具有传统传感技术所无法比拟的优势（见附表1）。

根据上述特点，荧光式光纤温度传感器的细分市场定位于：高压电气设备监控（如发电机、变压器、开关柜、互感器等）、工业微波（如食品加工、硫化工艺、微波消解/萃取仪、消毒/干燥设备等）、磁医疗设备（如核磁设备、肿瘤热疗仪等）、石油化工/煤炭等防爆工业环境、航空/舰船/高端科研等具有高压、电磁干扰环境的温度监控市场。

荧光式光纤温度传感器性能稳定，可靠性高，在工业应用中受到普遍青睐。

它的出现突破了高压、电磁场环境对电子元器件的束缚，填补了工业微波、大型电力设备等高压、电磁环境中安全温度监控和检测的技术空白，目前，光纤传感技术已成为智能电网建设的关键技术之一。

其发展已经进入摆脱进口、实现技术和服务本地化，通过规模化生产大幅降低成本、进入工业化应用推广的关键阶段。

北京普罗迪科技有限公司荧光式温度传感器技术参数一览表：测温范围：-40℃～＋200℃精度：±1.0℃分辨率：0.1℃光纤长度：1、3、6、9M可选采样频率：1s 光纤耐温：-50℃～＋250℃数据传输方式：GPRS/CDMA 电源电流：<500mA（24V DC）电源电压：24V±20%VDC 额定功率：36W 安全标准：EN61010-1：1993/A2：1995 震动：IEC68-2-6：3G；11-200Hz，任意轴向冲击：IEC68-2-27：50G；11ms，任意轴向电磁兼容标准：61326-1 电磁干扰：89/336/EWG 环境等级：IP65（NEMA-4）系统工作温度：-20℃～＋65℃系统储存温度：-40℃～＋85℃相对湿度：10～95%，无冷凝尺寸：TBD 重量：TBD 比较内容光纤传感器红外传感器电类传感器1 原理光学光学电学2 调制参量光参量光参量电阻、电容、电感等3 感温材料温- 光、光敏等温- 光、光敏等温- 电敏、力- 电敏、磁- 电敏等4 传输信号光信号红外信号电信号5 传输介质光纤、光缆空气电线、电缆6 电磁干扰天然免疫天然免疫受干扰，需要屏蔽7 探头结构无金属材料无金属材料有导体8 腐蚀/ 氧化石英玻璃或高分子材料，耐氧化及化学腐蚀天然免疫金属导体，易被氧化或腐蚀9 寿命长长短10 参数漂移不漂移漂移漂移11 受环境影响小大大12 稳定性好差差13 可靠性高低低14 外形尺寸极小较大中等15 绝缘性很好很好差，需绝缘16 成本偏高中低测量方式：接触式材料及电子元件特性：光纤尺寸微小：尺寸微小。

荧光温度传感器的应用

荧光温度传感器的应用作者：郝琳来源：《科技视界》2015年第28期【摘要】荧光温度传感器凭其独特的优越性，在生产生活的各个领域得到了广泛的应用。

本文介绍了荧光温度传感器在高压设备温度在线监测中、医学检测中、在石油钻探等领域中的应用，并设计测温探头。

【关键词】荧光；温度；传感器；探头随着科学技术的进步与发展，荧光光纤温度传感器凭借其独特的优点在生产生活的各个领域应用越来越广泛，如可实现非接触式测量，灵敏度极高，响应速度快，能在高温、高压、易燃易爆、化学腐蚀恶劣等环境下使用，并且抗电磁干扰能力强，体积小，应用灵活，电绝缘性好等等。

荧光光纤温度传感器是由多模光纤和在其顶部安装的荧光物体（膜）组成。

其测温原理是根据原子物理能级跃迁原理，掺稀土荧光材料中的掺杂稀土离子，在激光、紫外光照射的激励下，可以从基态跃迁到激发态，然后再从激发态返回到能量较低的能态，辐射出波长更长的可见光，这种光即为荧光。

受激发荧光通常是按指数方式衰减的，衰减的时间常数为荧光寿命。

实验证明，在不同的环境温度下，荧光寿命也不同。

而荧光寿命和被测温度唯一对应，因此通过测量荧光寿命的长短，就可以得知当时的环境温度[1]。

1 高压设备温度在线监测中的应用发电厂和变电站中的高压电器设备的安全运行问题一直是广为关注的热点，在长期的运行过程中，开关柜触点和母线连接处容易老化、松动或接触电阻过大而引起局部发热严重，开关柜过热如若发现不及时往往容易导致火灾事故，造成大面积停电等。

所以对全封闭的高压开关柜实现在线实时温度监测，提前发现和排除隐患，对保证安全可靠用电具有重要的意义。

由于我国绝大多数的高压电力设备采用封闭结构，内部无散热装置，而且长期工作在高电压、大电流、强磁场的环境中，散热量集中，温升发热的现象严重危害电器设备的正常运行[2]。

现多采用热敏电阻，但是热敏电阻的阻值与温度的呈现严重的非线性关系，且元件的一致性差、互换性差、元件易老化、稳定性较差，除特殊高温热敏电阻外，绝大多数热敏电阻仅适合0～150℃范围。

光纤温度传感器ppt

二:几种光纤温度传感器
热辐射型光纤高温传感器
半导体吸收式温度传感器
光纤荧光温度传感器光纤光栅温度传感器
热辐射性光纤温度传感器
热辐射光纤高温传感器的原理是黑体辐射定律,物质受热时会发出一定的热辐射,辐射量的大小取决于该物质的温度和材料的辐射系数.当温度为230℃时,理想黑体开始出现暗红色辐射,亮度随着温度的增加而增强。由于物体的热辐射随温度的升高呈近指数型增长，辐射性光纤温度传感器在高温下具有很高的灵敏度。
光纤光栅传感器因其抗电磁干扰耐高温长期稳定并且抗高辐射非常适合用于井下传感挪威的optoplan正在开发用于永久井下测量的光纤光栅温度和压力传感器光纤光栅传感器因其抗电磁干扰耐高温长期稳定并且抗高辐射非常适合用于井下传感挪威的optoplan正在开发用于永久井下测量的光纤光栅温度和压力传感器
一光纤温度传感器的光学原理及其分类
半导体吸收式温度传感器
这种传感器的基本原理是利用有些半导体物质如GaAs具有极陡的吸收光谱,波长与吸收端长的光可透过半导体,短的则被吸收. 当温度升高时,本征吸收波长变大,透射率曲线向长波长方向移动,但形状不变;反之,当温度降低时,本征吸收波长变小,透射率曲线保持形状不变而向短波长方向移动.当光源的光谱辐射强度不变时,GaAs总透射率就随其温度发生变化,温度越高,总透射率越低.通过测量透过GaAs总透射率就随其温度发生变化,温度越高, 总透射率越低.通过测量透过GaAs的光的强弱即可达到测温的目的.通过研磨抛光将GaAs加工成很薄的薄片,其入射光和出射光用光纤耦合,这就是半导体吸收式光纤温度传感器的基本原理. 这种传感器的测量距离远,而且探头的体积小,灵敏度高,工作可靠.测量范围在0-300℃内保证较高的测量精度.

荧光温度传感器的应用

图1Y型光纤结构图2工业用荧光探头结构医学检测中的应用国内外用微波加温热疗新技术治疗癌症己取得了明显的疗效本身既可以杀死癌细胞,又可以热疗和放疗的综合治疗会大大的提高化放疗的疗效。

临床应用证明,在对难以用手术或对放射线产生抵抗性再发生性癌肿的治疗上,热疗的疗效比其它治疗手段更突出[3]。

医学界普,加热治癌温度以在42—44℃范围内为宜,癌细胞残存率随温度升高明显减少[4]。

温度过高会杀死人体的正常细胞,过低则达不到治疗的还会使癌细胞进一步扩散。

因此需要对这一温度进行监测,度传感器能实现这个作用[5]。

由此可以看出,温度的控制在医疗中有着举足轻重的关系。

医用型荧光温度传感器是特别为生命科学测量设计头小而细,配合专用的解调器,可以达到很快的响应速度和非常高的精也可以实现非接触式温度测量,因此测量方便。

图3医用荧光探头结构目前,医用荧光光纤测温系统存在一些设计上的难点,首先是降低光纤直径引发的一系列困难。

纤芯直径变小导致光通量的减少光通量的减少直接导致所采集的信号强度变低,给信号的采集与处理带来了很大困难。

其次是医用测温探头的安全问题。

医用探头的结构图如图3所示。

荧光材料硅酸氟化镁是由固态物质组成的惰性材料它对于加热、冷却和化学碰撞的敏感度都十分稳定,且对于生理医学,它还是一种生理良性物质。

光纤芯外是塑料包层,包裹在包层外的是不透光的套管,荧光材料用硅酸钾或硅酮树脂固定在纤芯端部荧光材料外是不透光的、由掺有二氧化钛的硅酮树脂的反射层止散射光进入光纤芯,影响测量精度。

最外面一层是具有物理惯性的保护层,材料用聚四氟乙烯。

这种传感探头,一是为了避免在电磁场中材料的电传导,二是减小探头直径[6]。

医用荧光光纤温(下转第155Science&Technology Vision 科技视界些增强课堂互动效果的策略。

荧光温度传感器。

9-4 光纤传感器的应用

§9-4 光纤传感器的应用—— 一、温度的检测
利用半导体吸收的光纤温度传感器的基本结构如图9-11所示，这种探头的结构简单，制作容易。但因光纤从传感器的两端导出，使用安装很不方便。
图9-12示出了三种单端式探头的结构。这几种结构都利用了反射使光返回，在光路中放入对温度敏感的半导体薄片。这样结构的探头可以做得很小，使用灵活方便。
将（9-16）式两边取对数，在满足 (Ap)2≤1 时等式右边展开后取第一
项,得到
ln I2 p I1 2 A
(9-17)
这表明待测压力与输出光强比的对数呈线性关系。因此，若将 I1、I2 检出后分别经对数放大后，再通过减法器即可得到线性输出。
§9-4 光纤传感器的应用——二、压力的检测若选用的光纤束中每根光纤的芯径为 70 μ m，包层厚度为 3.5 μ m，纤
若将Ｉ11、Ｉ12 、Ｉ21 、Ｉ22分别检测出来后作如下运算
I X (t)

I12 I 21 I11I 22

1(1 )4I123I2 13M (t)I12 (1 )4I2

1
M t
(9-13)
得到处理结果只与温度信号有关，而与其他所有的损耗及光源强度无关。
(一)遮光式光纤温度计图9-7示出了一种简单的利用水银柱升降温度的光纤温度开关。当温度升
高时，水银柱上升，到某一设定温度时，水银柱将两根光纤间的光路遮断，从而使输出光强产生一个跳变。这种光纤开关温度计可用于对设定温度的控制，温度设定值灵活可变。
§9-4 光纤传感器的应用—— 一、温度的检测图9-8所示的为利用双金属热变形的遮光式光纤温度计。当温度升高时，
体吸收而高于该波长的光将透过半导体。这种现象主要是由于半导体的本征吸收引起的，λ g 称为半导体的本征吸收波长。电子从价带激发到导带引起的吸收称为本征吸收。当一定波长的光照射到半导体上时，电子吸收光能从价带跃迁入导带，显然，要发生本征吸收，光子能量必须大于半导体的禁带宽度 Eg ，即