王華+查媛+吳駿+馬軍山

摘要： 設(shè)計(jì)了一種基于光斑旋轉(zhuǎn)的新型光纖溫度傳感器，采用在一根光纖上繞制2個光纖環(huán)的方法，通過對一個光纖環(huán)直徑的調(diào)節(jié)使其發(fā)生宏彎損耗，以獲得合適出射光斑數(shù)；對另一個光纖環(huán)置于水溫控制箱中，觀察溫度的變化與出射光斑發(fā)生旋轉(zhuǎn)的關(guān)系。利用MATLAB對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，獲知光斑角度與控制箱溫度存在很好的線性關(guān)系，同時實(shí)驗(yàn)分析了光纖環(huán)的直徑、光纖環(huán)的緊繞圈數(shù)對傳感器靈敏度的影響。

關(guān)鍵詞： 光纖傳感； 宏彎損耗； 溫度變化； 光斑旋轉(zhuǎn)； 光斑角度

中圖分類號： TP 212.1； TN 253文獻(xiàn)標(biāo)志碼： Adoi： 10.3969/j.issn.10055630.2014.04.007

引言傳統(tǒng)溫度傳感器因易受電磁干擾影響，體積大，使用壽命短和靈活性差等原因，已逐漸被光纖溫度傳感器替代。當(dāng)光在光纖中傳輸時，由于環(huán)境溫度變化，光的強(qiáng)度、相位等參量也會發(fā)生相應(yīng)變化，這就形成了光纖溫度傳感。一般光纖溫度傳感器可分為：分布式光纖溫度傳感器[1]、光纖光柵溫度傳感器[2]、光纖熒光溫度傳感器[3]和干涉型光纖溫度傳感器[4]。它們利用對光譜或光強(qiáng)的檢測，雖然達(dá)到了一定的靈敏度與分辨率，但其溫度傳感結(jié)構(gòu)都較復(fù)雜。本文介紹了一種基于光斑旋轉(zhuǎn)角度調(diào)制的新型光纖傳感系統(tǒng)。光纖環(huán)所在環(huán)境的溫度變化導(dǎo)致光斑旋轉(zhuǎn)，改變出射端光斑的角度。所以通過一個簡單的CCD獲得光斑圖像的角度，可以達(dá)到間接測量的圖1彎曲波導(dǎo)輻射示意圖

Fig.1Radiant diagram of the curved waveguide目的。與其他光纖溫度傳感器相比，不僅傳感結(jié)構(gòu)簡單，而且測量靈敏度可調(diào)。1基本原理及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)光纖的宏彎損耗主要來源于光纖彎曲產(chǎn)生的空間濾波、模式泄漏及模式耦合，其中以空間濾波效應(yīng)造成的損耗為主。光纖不同程度的彎曲將伴隨著不同程度的空間濾波[5]。受到光纖彎曲的影響，光纖中全反射的條件受到破壞，高階模將折射到包層中，較高階模式進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài)，導(dǎo)致纖芯傳導(dǎo)模式減少。光纖的宏彎損耗主要包括輻射損耗（如圖1所示）和過度損耗

2.1光斑數(shù)變化兩個級聯(lián)的光纖環(huán)：光纖環(huán)1直徑為25 mm；光纖環(huán)2緊密繞制5圈，直徑為24 mm。通過減小光纖環(huán)1的直徑，獲得圖3所示光斑數(shù)變化的光斑圖。初始光斑4個，減小光纖環(huán)1的直徑到18 mm后，光斑減少為3個。繼續(xù)減小光纖環(huán)1的直徑，通過CCD發(fā)現(xiàn)在一定的范圍內(nèi)，光斑數(shù)仍然為3。

2.2光斑旋轉(zhuǎn)兩個級聯(lián)的光纖環(huán)：光纖環(huán)1直徑為18 mm；光纖環(huán)2緊密繞制6圈，直徑為20 mm。逐漸增加水溫控制箱的溫度獲得圖4所示光斑旋轉(zhuǎn)的光斑圖。圖中表現(xiàn)了三光斑繞中心點(diǎn)按特定的方向發(fā)生的旋轉(zhuǎn)。通過MATLAB處理分別獲得三個光斑的特征點(diǎn)質(zhì)心，再通過坐標(biāo)處理可以方便快捷地測出光斑的角度，從而獲得光斑旋轉(zhuǎn)角度與傳感光纖環(huán)所處環(huán)境溫度的關(guān)系。圖4中給出了不同溫度時各個出射光斑對應(yīng)的角度。

3.1線性度逐漸增加水溫控制箱的溫度，當(dāng)光纖環(huán)1直徑為18 mm；光纖環(huán)2為緊密繞制3圈，直徑為20 mm，獲得三光斑旋轉(zhuǎn)角度隨傳感光纖環(huán)所處環(huán)境溫度的變化關(guān)系如圖5所示（光斑角度經(jīng)過歸零處理）。實(shí)驗(yàn)獲得的數(shù)據(jù)經(jīng)過MATLAB最小二乘法處理獲得圖5所示的直線：θ=1.149 7T，線性度-0.045 5。綜上分析可知三光斑旋轉(zhuǎn)角度跟傳感光纖環(huán)所處的環(huán)境溫度有很好的線性關(guān)系。

3.2靈敏度圖6（a）所示為光纖環(huán)2直徑均為20 mm，緊密繞制的光圈數(shù)分別為3、4、5、6，光纖環(huán)1直徑均為18 mm的4條光斑旋轉(zhuǎn)角度和水溫控制箱溫度的線性關(guān)系曲線。圖6（b）所示為光纖環(huán)2緊密繞制的光圈數(shù)都為5，直徑分別為16 mm、20 mm、24 mm，光纖環(huán)1直徑均為18 mm的3條光斑旋轉(zhuǎn)角度和水溫控制箱溫度的線性關(guān)系曲線。圖6（a）中的數(shù)據(jù)經(jīng)過MATLAB處理獲得表1中的傳感光纖參數(shù)（靈敏度、線性度），圖6（b）中的數(shù)據(jù)經(jīng)過MATLAB處理獲得表2中的傳感光纖參數(shù)（靈敏度、線性度）。

通過表1、表2中的具體參數(shù)可知圖6（a）、圖6（b）的關(guān)系曲線都有很好的線性度。表1中看出6圈傳感光纖環(huán)對應(yīng)的靈敏度最大，5圈傳感光纖環(huán)對應(yīng)的靈敏度次之，其次是圈數(shù)為4的傳感光纖環(huán)對應(yīng)的靈敏度，對應(yīng)靈敏度最小的是圈數(shù)為3的傳感光纖環(huán)。說明傳感光纖環(huán)的圈數(shù)直接影響系統(tǒng)測量的靈敏度。表2中看出直徑24 mm傳感光纖環(huán)對應(yīng)的靈敏度最大，直徑20 mm傳感光纖環(huán)對應(yīng)的靈敏度次之，對應(yīng)靈敏度最小的是直徑為16 mm的傳感光纖環(huán)。說明在傳感光纖環(huán)的圈數(shù)一定的情況下，傳感光纖環(huán)的直徑越大，測量的靈敏度越高。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)很好地說明了傳感器的靈敏度隨傳感光纖環(huán)圈數(shù)的增加逐漸變大，傳感器的靈敏度也隨傳感光纖環(huán)直徑的增加逐漸變大。為此在設(shè)計(jì)傳感光纖環(huán)時，為獲得比較好的測量效果，需要對傳感光纖環(huán)選擇合適的圈數(shù)、合適的直徑。4結(jié)論本文提出了一種新的光纖溫度傳感器，分別研究了傳感光纖環(huán)的圈數(shù)、傳感光纖環(huán)的直徑對系統(tǒng)的線性度、靈敏度的影響，得知系統(tǒng)具有比較好的線性度的同時系統(tǒng)靈敏度隨傳感光纖環(huán)參數(shù)的變化具有一定的規(guī)律。為減小系統(tǒng)體積、質(zhì)量，增加系統(tǒng)使用的便利性，光源可以更換為半導(dǎo)體激光器。此傳感系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，適合溫度測量精度要求不高的場合使用。

參考文獻(xiàn)：

[1]GUNES Y，SAIT E K.A distributed optical fiber sensor for temperature detection in power cables[J].Sensors and Actuators A：Physical，2006，125（2）：148155.

[2]ALLSOP T，F(xiàn)LOREANI F，WEBB D J，et al.The bending and temperature characteristics of long period gratings written in elliptical core stepindex fibre[J].SPIE，2005，5855：711714.

[3]BAEK S G，JEONG Y C，NILSSON J，et al.Temperaturedependent fluorescence characteristics of an ytterbiumsensitized erbiumdoped silica fiber for sensor applications[J].Optical Fiber Technology，2006，12（1）：1019.

[4]BI W H，WANG X，LANG L Y.The optical fiber FP interferometric temperature measurement[J].Journal of Optoelectronics·Laser，2002，13（12）：13161317.

[5]RENNER H.Bending losses of coated singlemode fibers：a simple approach[J].Lightwave Technology，1992，10（5）：544551.

[6]鄒丹丹.基于光纖宏觀彎曲損耗的射流壓力參量測量技術(shù)研究[D].南京：南京理工大學(xué)，2008：10

摘要： 設(shè)計(jì)了一種基于光斑旋轉(zhuǎn)的新型光纖溫度傳感器，采用在一根光纖上繞制2個光纖環(huán)的方法，通過對一個光纖環(huán)直徑的調(diào)節(jié)使其發(fā)生宏彎損耗，以獲得合適出射光斑數(shù)；對另一個光纖環(huán)置于水溫控制箱中，觀察溫度的變化與出射光斑發(fā)生旋轉(zhuǎn)的關(guān)系。利用MATLAB對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，獲知光斑角度與控制箱溫度存在很好的線性關(guān)系，同時實(shí)驗(yàn)分析了光纖環(huán)的直徑、光纖環(huán)的緊繞圈數(shù)對傳感器靈敏度的影響。

關(guān)鍵詞： 光纖傳感； 宏彎損耗； 溫度變化； 光斑旋轉(zhuǎn)； 光斑角度

中圖分類號： TP 212.1； TN 253文獻(xiàn)標(biāo)志碼： Adoi： 10.3969/j.issn.10055630.2014.04.007

引言傳統(tǒng)溫度傳感器因易受電磁干擾影響，體積大，使用壽命短和靈活性差等原因，已逐漸被光纖溫度傳感器替代。當(dāng)光在光纖中傳輸時，由于環(huán)境溫度變化，光的強(qiáng)度、相位等參量也會發(fā)生相應(yīng)變化，這就形成了光纖溫度傳感。一般光纖溫度傳感器可分為：分布式光纖溫度傳感器[1]、光纖光柵溫度傳感器[2]、光纖熒光溫度傳感器[3]和干涉型光纖溫度傳感器[4]。它們利用對光譜或光強(qiáng)的檢測，雖然達(dá)到了一定的靈敏度與分辨率，但其溫度傳感結(jié)構(gòu)都較復(fù)雜。本文介紹了一種基于光斑旋轉(zhuǎn)角度調(diào)制的新型光纖傳感系統(tǒng)。光纖環(huán)所在環(huán)境的溫度變化導(dǎo)致光斑旋轉(zhuǎn)，改變出射端光斑的角度。所以通過一個簡單的CCD獲得光斑圖像的角度，可以達(dá)到間接測量的圖1彎曲波導(dǎo)輻射示意圖

Fig.1Radiant diagram of the curved waveguide目的。與其他光纖溫度傳感器相比，不僅傳感結(jié)構(gòu)簡單，而且測量靈敏度可調(diào)。1基本原理及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)光纖的宏彎損耗主要來源于光纖彎曲產(chǎn)生的空間濾波、模式泄漏及模式耦合，其中以空間濾波效應(yīng)造成的損耗為主。光纖不同程度的彎曲將伴隨著不同程度的空間濾波[5]。受到光纖彎曲的影響，光纖中全反射的條件受到破壞，高階模將折射到包層中，較高階模式進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài)，導(dǎo)致纖芯傳導(dǎo)模式減少。光纖的宏彎損耗主要包括輻射損耗（如圖1所示）和過度損耗

2.1光斑數(shù)變化兩個級聯(lián)的光纖環(huán)：光纖環(huán)1直徑為25 mm；光纖環(huán)2緊密繞制5圈，直徑為24 mm。通過減小光纖環(huán)1的直徑，獲得圖3所示光斑數(shù)變化的光斑圖。初始光斑4個，減小光纖環(huán)1的直徑到18 mm后，光斑減少為3個。繼續(xù)減小光纖環(huán)1的直徑，通過CCD發(fā)現(xiàn)在一定的范圍內(nèi)，光斑數(shù)仍然為3。

2.2光斑旋轉(zhuǎn)兩個級聯(lián)的光纖環(huán)：光纖環(huán)1直徑為18 mm；光纖環(huán)2緊密繞制6圈，直徑為20 mm。逐漸增加水溫控制箱的溫度獲得圖4所示光斑旋轉(zhuǎn)的光斑圖。圖中表現(xiàn)了三光斑繞中心點(diǎn)按特定的方向發(fā)生的旋轉(zhuǎn)。通過MATLAB處理分別獲得三個光斑的特征點(diǎn)質(zhì)心，再通過坐標(biāo)處理可以方便快捷地測出光斑的角度，從而獲得光斑旋轉(zhuǎn)角度與傳感光纖環(huán)所處環(huán)境溫度的關(guān)系。圖4中給出了不同溫度時各個出射光斑對應(yīng)的角度。

3.1線性度逐漸增加水溫控制箱的溫度，當(dāng)光纖環(huán)1直徑為18 mm；光纖環(huán)2為緊密繞制3圈，直徑為20 mm，獲得三光斑旋轉(zhuǎn)角度隨傳感光纖環(huán)所處環(huán)境溫度的變化關(guān)系如圖5所示（光斑角度經(jīng)過歸零處理）。實(shí)驗(yàn)獲得的數(shù)據(jù)經(jīng)過MATLAB最小二乘法處理獲得圖5所示的直線：θ=1.149 7T，線性度-0.045 5。綜上分析可知三光斑旋轉(zhuǎn)角度跟傳感光纖環(huán)所處的環(huán)境溫度有很好的線性關(guān)系。

3.2靈敏度圖6（a）所示為光纖環(huán)2直徑均為20 mm，緊密繞制的光圈數(shù)分別為3、4、5、6，光纖環(huán)1直徑均為18 mm的4條光斑旋轉(zhuǎn)角度和水溫控制箱溫度的線性關(guān)系曲線。圖6（b）所示為光纖環(huán)2緊密繞制的光圈數(shù)都為5，直徑分別為16 mm、20 mm、24 mm，光纖環(huán)1直徑均為18 mm的3條光斑旋轉(zhuǎn)角度和水溫控制箱溫度的線性關(guān)系曲線。圖6（a）中的數(shù)據(jù)經(jīng)過MATLAB處理獲得表1中的傳感光纖參數(shù)（靈敏度、線性度），圖6（b）中的數(shù)據(jù)經(jīng)過MATLAB處理獲得表2中的傳感光纖參數(shù)（靈敏度、線性度）。

通過表1、表2中的具體參數(shù)可知圖6（a）、圖6（b）的關(guān)系曲線都有很好的線性度。表1中看出6圈傳感光纖環(huán)對應(yīng)的靈敏度最大，5圈傳感光纖環(huán)對應(yīng)的靈敏度次之，其次是圈數(shù)為4的傳感光纖環(huán)對應(yīng)的靈敏度，對應(yīng)靈敏度最小的是圈數(shù)為3的傳感光纖環(huán)。說明傳感光纖環(huán)的圈數(shù)直接影響系統(tǒng)測量的靈敏度。表2中看出直徑24 mm傳感光纖環(huán)對應(yīng)的靈敏度最大，直徑20 mm傳感光纖環(huán)對應(yīng)的靈敏度次之，對應(yīng)靈敏度最小的是直徑為16 mm的傳感光纖環(huán)。說明在傳感光纖環(huán)的圈數(shù)一定的情況下，傳感光纖環(huán)的直徑越大，測量的靈敏度越高。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)很好地說明了傳感器的靈敏度隨傳感光纖環(huán)圈數(shù)的增加逐漸變大，傳感器的靈敏度也隨傳感光纖環(huán)直徑的增加逐漸變大。為此在設(shè)計(jì)傳感光纖環(huán)時，為獲得比較好的測量效果，需要對傳感光纖環(huán)選擇合適的圈數(shù)、合適的直徑。4結(jié)論本文提出了一種新的光纖溫度傳感器，分別研究了傳感光纖環(huán)的圈數(shù)、傳感光纖環(huán)的直徑對系統(tǒng)的線性度、靈敏度的影響，得知系統(tǒng)具有比較好的線性度的同時系統(tǒng)靈敏度隨傳感光纖環(huán)參數(shù)的變化具有一定的規(guī)律。為減小系統(tǒng)體積、質(zhì)量，增加系統(tǒng)使用的便利性，光源可以更換為半導(dǎo)體激光器。此傳感系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，適合溫度測量精度要求不高的場合使用。

參考文獻(xiàn)：

[1]GUNES Y，SAIT E K.A distributed optical fiber sensor for temperature detection in power cables[J].Sensors and Actuators A：Physical，2006，125（2）：148155.

[2]ALLSOP T，F(xiàn)LOREANI F，WEBB D J，et al.The bending and temperature characteristics of long period gratings written in elliptical core stepindex fibre[J].SPIE，2005，5855：711714.

[3]BAEK S G，JEONG Y C，NILSSON J，et al.Temperaturedependent fluorescence characteristics of an ytterbiumsensitized erbiumdoped silica fiber for sensor applications[J].Optical Fiber Technology，2006，12（1）：1019.

[4]BI W H，WANG X，LANG L Y.The optical fiber FP interferometric temperature measurement[J].Journal of Optoelectronics·Laser，2002，13（12）：13161317.

[5]RENNER H.Bending losses of coated singlemode fibers：a simple approach[J].Lightwave Technology，1992，10（5）：544551.

[6]鄒丹丹.基于光纖宏觀彎曲損耗的射流壓力參量測量技術(shù)研究[D].南京：南京理工大學(xué)，2008：10

摘要： 設(shè)計(jì)了一種基于光斑旋轉(zhuǎn)的新型光纖溫度傳感器，采用在一根光纖上繞制2個光纖環(huán)的方法，通過對一個光纖環(huán)直徑的調(diào)節(jié)使其發(fā)生宏彎損耗，以獲得合適出射光斑數(shù)；對另一個光纖環(huán)置于水溫控制箱中，觀察溫度的變化與出射光斑發(fā)生旋轉(zhuǎn)的關(guān)系。利用MATLAB對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，獲知光斑角度與控制箱溫度存在很好的線性關(guān)系，同時實(shí)驗(yàn)分析了光纖環(huán)的直徑、光纖環(huán)的緊繞圈數(shù)對傳感器靈敏度的影響。

關(guān)鍵詞： 光纖傳感； 宏彎損耗； 溫度變化； 光斑旋轉(zhuǎn)； 光斑角度

中圖分類號： TP 212.1； TN 253文獻(xiàn)標(biāo)志碼： Adoi： 10.3969/j.issn.10055630.2014.04.007

引言傳統(tǒng)溫度傳感器因易受電磁干擾影響，體積大，使用壽命短和靈活性差等原因，已逐漸被光纖溫度傳感器替代。當(dāng)光在光纖中傳輸時，由于環(huán)境溫度變化，光的強(qiáng)度、相位等參量也會發(fā)生相應(yīng)變化，這就形成了光纖溫度傳感。一般光纖溫度傳感器可分為：分布式光纖溫度傳感器[1]、光纖光柵溫度傳感器[2]、光纖熒光溫度傳感器[3]和干涉型光纖溫度傳感器[4]。它們利用對光譜或光強(qiáng)的檢測，雖然達(dá)到了一定的靈敏度與分辨率，但其溫度傳感結(jié)構(gòu)都較復(fù)雜。本文介紹了一種基于光斑旋轉(zhuǎn)角度調(diào)制的新型光纖傳感系統(tǒng)。光纖環(huán)所在環(huán)境的溫度變化導(dǎo)致光斑旋轉(zhuǎn)，改變出射端光斑的角度。所以通過一個簡單的CCD獲得光斑圖像的角度，可以達(dá)到間接測量的圖1彎曲波導(dǎo)輻射示意圖

Fig.1Radiant diagram of the curved waveguide目的。與其他光纖溫度傳感器相比，不僅傳感結(jié)構(gòu)簡單，而且測量靈敏度可調(diào)。1基本原理及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)光纖的宏彎損耗主要來源于光纖彎曲產(chǎn)生的空間濾波、模式泄漏及模式耦合，其中以空間濾波效應(yīng)造成的損耗為主。光纖不同程度的彎曲將伴隨著不同程度的空間濾波[5]。受到光纖彎曲的影響，光纖中全反射的條件受到破壞，高階模將折射到包層中，較高階模式進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài)，導(dǎo)致纖芯傳導(dǎo)模式減少。光纖的宏彎損耗主要包括輻射損耗（如圖1所示）和過度損耗

2.1光斑數(shù)變化兩個級聯(lián)的光纖環(huán)：光纖環(huán)1直徑為25 mm；光纖環(huán)2緊密繞制5圈，直徑為24 mm。通過減小光纖環(huán)1的直徑，獲得圖3所示光斑數(shù)變化的光斑圖。初始光斑4個，減小光纖環(huán)1的直徑到18 mm后，光斑減少為3個。繼續(xù)減小光纖環(huán)1的直徑，通過CCD發(fā)現(xiàn)在一定的范圍內(nèi)，光斑數(shù)仍然為3。

2.2光斑旋轉(zhuǎn)兩個級聯(lián)的光纖環(huán)：光纖環(huán)1直徑為18 mm；光纖環(huán)2緊密繞制6圈，直徑為20 mm。逐漸增加水溫控制箱的溫度獲得圖4所示光斑旋轉(zhuǎn)的光斑圖。圖中表現(xiàn)了三光斑繞中心點(diǎn)按特定的方向發(fā)生的旋轉(zhuǎn)。通過MATLAB處理分別獲得三個光斑的特征點(diǎn)質(zhì)心，再通過坐標(biāo)處理可以方便快捷地測出光斑的角度，從而獲得光斑旋轉(zhuǎn)角度與傳感光纖環(huán)所處環(huán)境溫度的關(guān)系。圖4中給出了不同溫度時各個出射光斑對應(yīng)的角度。

3.1線性度逐漸增加水溫控制箱的溫度，當(dāng)光纖環(huán)1直徑為18 mm；光纖環(huán)2為緊密繞制3圈，直徑為20 mm，獲得三光斑旋轉(zhuǎn)角度隨傳感光纖環(huán)所處環(huán)境溫度的變化關(guān)系如圖5所示（光斑角度經(jīng)過歸零處理）。實(shí)驗(yàn)獲得的數(shù)據(jù)經(jīng)過MATLAB最小二乘法處理獲得圖5所示的直線：θ=1.149 7T，線性度-0.045 5。綜上分析可知三光斑旋轉(zhuǎn)角度跟傳感光纖環(huán)所處的環(huán)境溫度有很好的線性關(guān)系。

3.2靈敏度圖6（a）所示為光纖環(huán)2直徑均為20 mm，緊密繞制的光圈數(shù)分別為3、4、5、6，光纖環(huán)1直徑均為18 mm的4條光斑旋轉(zhuǎn)角度和水溫控制箱溫度的線性關(guān)系曲線。圖6（b）所示為光纖環(huán)2緊密繞制的光圈數(shù)都為5，直徑分別為16 mm、20 mm、24 mm，光纖環(huán)1直徑均為18 mm的3條光斑旋轉(zhuǎn)角度和水溫控制箱溫度的線性關(guān)系曲線。圖6（a）中的數(shù)據(jù)經(jīng)過MATLAB處理獲得表1中的傳感光纖參數(shù)（靈敏度、線性度），圖6（b）中的數(shù)據(jù)經(jīng)過MATLAB處理獲得表2中的傳感光纖參數(shù)（靈敏度、線性度）。

通過表1、表2中的具體參數(shù)可知圖6（a）、圖6（b）的關(guān)系曲線都有很好的線性度。表1中看出6圈傳感光纖環(huán)對應(yīng)的靈敏度最大，5圈傳感光纖環(huán)對應(yīng)的靈敏度次之，其次是圈數(shù)為4的傳感光纖環(huán)對應(yīng)的靈敏度，對應(yīng)靈敏度最小的是圈數(shù)為3的傳感光纖環(huán)。說明傳感光纖環(huán)的圈數(shù)直接影響系統(tǒng)測量的靈敏度。表2中看出直徑24 mm傳感光纖環(huán)對應(yīng)的靈敏度最大，直徑20 mm傳感光纖環(huán)對應(yīng)的靈敏度次之，對應(yīng)靈敏度最小的是直徑為16 mm的傳感光纖環(huán)。說明在傳感光纖環(huán)的圈數(shù)一定的情況下，傳感光纖環(huán)的直徑越大，測量的靈敏度越高。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)很好地說明了傳感器的靈敏度隨傳感光纖環(huán)圈數(shù)的增加逐漸變大，傳感器的靈敏度也隨傳感光纖環(huán)直徑的增加逐漸變大。為此在設(shè)計(jì)傳感光纖環(huán)時，為獲得比較好的測量效果，需要對傳感光纖環(huán)選擇合適的圈數(shù)、合適的直徑。4結(jié)論本文提出了一種新的光纖溫度傳感器，分別研究了傳感光纖環(huán)的圈數(shù)、傳感光纖環(huán)的直徑對系統(tǒng)的線性度、靈敏度的影響，得知系統(tǒng)具有比較好的線性度的同時系統(tǒng)靈敏度隨傳感光纖環(huán)參數(shù)的變化具有一定的規(guī)律。為減小系統(tǒng)體積、質(zhì)量，增加系統(tǒng)使用的便利性，光源可以更換為半導(dǎo)體激光器。此傳感系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，適合溫度測量精度要求不高的場合使用。

參考文獻(xiàn)：

[1]GUNES Y，SAIT E K.A distributed optical fiber sensor for temperature detection in power cables[J].Sensors and Actuators A：Physical，2006，125（2）：148155.

[2]ALLSOP T，F(xiàn)LOREANI F，WEBB D J，et al.The bending and temperature characteristics of long period gratings written in elliptical core stepindex fibre[J].SPIE，2005，5855：711714.

[3]BAEK S G，JEONG Y C，NILSSON J，et al.Temperaturedependent fluorescence characteristics of an ytterbiumsensitized erbiumdoped silica fiber for sensor applications[J].Optical Fiber Technology，2006，12（1）：1019.

[4]BI W H，WANG X，LANG L Y.The optical fiber FP interferometric temperature measurement[J].Journal of Optoelectronics·Laser，2002，13（12）：13161317.

[5]RENNER H.Bending losses of coated singlemode fibers：a simple approach[J].Lightwave Technology，1992，10（5）：544551.

[6]鄒丹丹.基于光纖宏觀彎曲損耗的射流壓力參量測量技術(shù)研究[D].南京：南京理工大學(xué)，2008：10