王鑫　王艷平

摘要：文章在詳細(xì)探討光纖溫度傳感器對于溫度探測工作起到的作用的基礎(chǔ)上，分析了光纖溫度傳感器的現(xiàn)狀以及未來發(fā)展應(yīng)用。具體介紹了分布式光纖溫度傳感器、熒光溫度傳感器的理論來源和研究現(xiàn)狀，借此來更加清楚地探究出不同種類的傳感器，研究了其未來的發(fā)展應(yīng)用情況。

關(guān)鍵詞：光纖傳感；分布式光纖溫度傳感器；熒光溫度傳感器；電磁干擾

中圖分類號：TP212 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）12-0001-02

自20世紀(jì)70年代以來，光纖測溫就已成為檢測溫度的最先進(jìn)的技術(shù)，由于其不易受電磁干擾的優(yōu)點(diǎn)，普遍應(yīng)用于檢測溫度的工作當(dāng)中。并且光纖測溫技術(shù)操作起來非常簡便，與高科技產(chǎn)品都很匹配，如計(jì)算機(jī)等電子設(shè)施，再加上光纖不僅傳輸性能強(qiáng)，而且還具有抗輻射的特性，因此被廣泛使用在各種環(huán)境的作業(yè)中。國外很多發(fā)達(dá)國家已十分青睞此項(xiàng)技術(shù)，逐漸地用其取代傳統(tǒng)的檢測溫度的技術(shù)，光纖技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用。

1 不同光纖溫度傳感器的原理和研究現(xiàn)狀

按照工作原理，光纖溫度傳感器的類別分為功能型和傳導(dǎo)型兩種。其中功能型傳感器是指，溫度檢測是依據(jù)，光纖會跟隨溫度改變的特點(diǎn)進(jìn)行的傳感器；而傳導(dǎo)型溫度傳感器的工作原理是，在對溫度檢測時(shí)，光只是起到信號指示的功能，通過光的指示可以躲避復(fù)雜環(huán)境下的溫度測試，此類傳感器系統(tǒng)較為復(fù)雜。下面就詳細(xì)介紹兩種光纖溫度傳感器。

1.1 分布式光纖溫度傳感器

分布式光纖溫度傳感器，通常用在檢測空間溫度分布的系統(tǒng)，其原理最早于1981年提出，后隨著科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)研究，最終研制出了此項(xiàng)技術(shù)。這種傳感器原理發(fā)展是基于三種傳感器的研究，分別是瑞利散射、布里淵散射、喇曼散射。在瑞利散射（OTDR）和布里淵散射（OTDR）的研究已取得了很大的進(jìn)展，因此未來的傳感器研究熱點(diǎn)，將放在對基于喇曼散射（OTDR）的新分布式光纖傳感器的研究上。最近，土耳其Gunes Yilmaz開發(fā)出了一種分布式光纖溫度傳感器，此傳感器的溫度分辨率是1℃，空間分辨率是1.23m。在我國也有很多大學(xué)展開了對分布式光纖溫度傳感器的研究，例如，中國計(jì)量大學(xué)1997年發(fā)明出煤礦溫度檢測的傳感器系統(tǒng)，其檢測溫度為-49℃～150℃，溫度分辨率為0.1℃。

1.2 光纖熒光溫度傳感器

當(dāng)前最熱門的研究，就是針對光纖熒光溫度傳感器，其是利用熒光的材料會發(fā)光的特性，來檢測發(fā)光區(qū)域的溫度。這種熒光的材料通常在受到紫外線或紅外線的刺激時(shí)，就會出現(xiàn)發(fā)光的情況，發(fā)射出的光參數(shù)和溫度是有著必然聯(lián)系的，因此可以通過檢測熒光強(qiáng)度來測試溫度。世界各國的高校都設(shè)計(jì)過此類傳感器，例如，韓國漢城大學(xué)發(fā)現(xiàn)10cm的雙摻雜光纖，在其915nm的地方所反射出的熒光強(qiáng)度所對應(yīng)的溫度指數(shù)是20℃～290℃；我國清華大學(xué)借用半導(dǎo)體GaAs原料來吸收光，進(jìn)而以光隨溫度改變的原理，研發(fā)出了溫度范圍是0℃～160℃的光纖熒光溫度傳

感器。

2 光纖溫度傳感器的應(yīng)用發(fā)展

光纖溫度傳感器的種類很多，除了以上所介紹的熒光和分布式光纖溫度傳感器外，還有光纖光柵溫度傳感器、干涉型光纖溫度傳感器以及基于彎曲損耗的光纖溫度傳感器等等，由于其種類很多，應(yīng)用發(fā)展也很廣泛，例如，應(yīng)用于電力系統(tǒng)、建筑業(yè)、航空航天業(yè)以及海洋開發(fā)領(lǐng)域

等等。

2.1 分布式光纖溫度傳感器在電力系統(tǒng)行業(yè)的發(fā)展

光纖溫度傳感器在電力系統(tǒng)的應(yīng)用中得到發(fā)展，由于電力電纜溫度、高壓配電設(shè)備內(nèi)部溫度、發(fā)電廠環(huán)境的溫度等，都需要使用光纖傳感器進(jìn)行測量，因此就促進(jìn)了光纖傳感器的不斷完善和發(fā)展。尤其是分布式光纖溫度傳感器得到了改善，經(jīng)過在電力系統(tǒng)行業(yè)的應(yīng)用，從而使其接收信號和處理檢測系統(tǒng)的能力都得到了提升。

2.2 光纖光柵溫度傳感器在建筑業(yè)的發(fā)展

光纖光柵溫度傳感器由于其較高的分辨率和測量范圍廣泛等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于建筑業(yè)溫度測量工作中。西方很多發(fā)達(dá)國家都已普遍采用此系統(tǒng)，進(jìn)行建筑物的溫度、位移等安全指標(biāo)的測試工作，例如，美國墨西哥使用光柵溫度傳感器，對高速公路上橋梁的溫度進(jìn)行檢測。通過廣泛使用，光柵溫度傳感器所存在的問題，如：交叉敏感的消除、光纖光柵的封裝等都得到了解決，因而此系統(tǒng)得到了完善。

2.3 航空航天業(yè)中的應(yīng)用發(fā)展

航空航天業(yè)使用傳感器的頻率較高，包括對飛行器的壓力、溫度、燃料等各方面的檢測，都需要使用光纖溫度傳感器進(jìn)行檢測，并且所使用到的傳感器數(shù)量多達(dá)百個(gè)，所以對傳感器的大小和重量要求很嚴(yán)格。因此，基于航空航天業(yè)對傳感器的要求，光纖溫度傳感器的體積、重量規(guī)格方面都經(jīng)過了調(diào)整。

3 結(jié)語

綜上所述，光纖溫度傳感器的研究取得了較大的進(jìn)步，分析得出它比傳統(tǒng)的溫度傳感器有很多的優(yōu)點(diǎn)，比如：抗電磁性能高、耐腐蝕性強(qiáng)、體積小等等。同時(shí)，光纖溫度傳感器的種類繁多，包括：分布式光纖溫度傳感器、光纖光柵溫度傳感器、干涉型光纖溫度傳感器、光纖熒光溫度傳感器和基于彎曲損耗的光纖溫度傳感器，本文沒有一一介紹，只是簡單介紹了其中的兩種，這也是本文的缺陷。通過此次研究，只是希望為今后的傳感器的發(fā)展提供參考價(jià)值。

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作者簡介：王鑫（1984—），男，河北張家口人，中國樂凱集團(tuán)股份有限公司片基事業(yè)部助理工程師。

（責(zé)任編輯：周 瓊）