光纖溫度傳感器的現狀及發展

王鑫　王艷平

摘要：文章在詳細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上，分析了光纖溫度傳感器的現狀以及未來發展應用。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，研究了其未來的發展應用情況。

關鍵詞：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 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）12-0001-02

自20世紀70年代以來，光纖測溫就已成為檢測溫度的最先進的技術，由于其不易受電磁干擾的優點，普遍應用于檢測溫度的工作當中。并且光纖測溫技術操作起來非常簡便，與高科技產品都很匹配，如計算機等電子設施，再加上光纖不僅傳輸性能強，而且還具有抗輻射的特性，因此被廣泛使用在各種環境的作業中。國外很多發達國家已十分青睞此項技術，逐漸地用其取代傳統的檢測溫度的技術，光纖技術得到了廣泛應用。

1 不同光纖溫度傳感器的原理和研究現狀

按照工作原理，光纖溫度傳感器的類別分為功能型和傳導型兩種。其中功能型傳感器是指，溫度檢測是依據，光纖會跟隨溫度改變的特點進行的傳感器；而傳導型溫度傳感器的工作原理是，在對溫度檢測時，光只是起到信號指示的功能，通過光的指示可以躲避復雜環境下的溫度測試，此類傳感器系統較為復雜。下面就詳細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，其原理最早于1981年提出，后隨著科學家的實驗研究，最終研制出了此項技術。這種傳感器原理發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展，因此未來的傳感器研究熱點，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展開了對分布式光纖溫度傳感器的研究，例如，中國計量大學1997年發明出煤礦溫度檢測的傳感器系統，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光的特性，來檢測發光區域的溫度。這種熒光的材料通常在受到紫外線或紅外線的刺激時，就會出現發光的情況，發射出的光參數和溫度是有著必然聯系的，因此可以通過檢測熒光強度來測試溫度。世界各國的高校都設計過此類傳感器，例如，韓國漢城大學發現10cm的雙摻雜光纖，在其915nm的地方所反射出的熒光強度所對應的溫度指數是20℃～290℃；我國清華大學借用半導體GaAs原料來吸收光，進而以光隨溫度改變的原理，研發出了溫度范圍是0℃～160℃的光纖熒光溫度傳

感器。

2 光纖溫度傳感器的應用發展

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，應用發展也很廣泛，例如，應用于電力系統、建筑業、航空航天業以及海洋開發領域

等等。

2.1 分布式光纖溫度傳感器在電力系統行業的發展

光纖溫度傳感器在電力系統的應用中得到發展，由于電力電纜溫度、高壓配電設備內部溫度、發電廠環境的溫度等，都需要使用光纖傳感器進行測量，因此就促進了光纖傳感器的不斷完善和發展。尤其是分布式光纖溫度傳感器得到了改善，經過在電力系統行業的應用，從而使其接收信號和處理檢測系統的能力都得到了提升。

2.2 光纖光柵溫度傳感器在建筑業的發展

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點，被廣泛應用于建筑業溫度測量工作中。西方很多發達國家都已普遍采用此系統，進行建筑物的溫度、位移等安全指標的測試工作，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，因而此系統得到了完善。

2.3 航空航天業中的應用發展

航空航天業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行檢測，并且所使用到的傳感器數量多達百個，所以對傳感器的大小和重量要求很嚴格。因此，基于航空航天業對傳感器的要求，光纖溫度傳感器的體積、重量規格方面都經過了調整。

3 結語

綜上所述，光纖溫度傳感器的研究取得了較大的進步，分析得出它比傳統的溫度傳感器有很多的優點，比如：抗電磁性能高、耐腐蝕性強、體積小等等。同時，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展提供參考價值。

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

（責任編輯：周 瓊）