分布式光纤温度传感器的发展史

发表于:2012-07-18 来源:传感器之家
关键词: 传感器

  分布式光纤测温系统是一种用于实时测量空间温度场分布的传感器系统。分布光纤传感器系统最早是在1981年由英国南安普敦大学提出的。1983年英国的Hartog用液体光纤的拉曼光谱效应进行了分布式光纤温度传感器原理性实验.1985年英国的Dakin在实验室用氩离子激光器作为光源进行了用石英光纤的拉曼光谱效应的分布光纤温度传感器测温实验.同年Hartog和Dakin分别独立地用半导体激光器作为光源,研制了分布光纤温度传感器实验装置。此后,分布光纤温度传感器得到了很大的发展.研究出了多种传感机理.有的还使用了特种光纤。分布式光纤温度传感器是基于瑞利散射、布里渊散射、喇曼散射三种分布式温度传感器。
  分布式光纤传感器从最初提出的基于光时域散射fOTDRl的瑞利散射系统开始.经历了基于0TDR的喇曼散射系统和基于0TDR的布里渊散射系统.使得测温精度和范围大幅提高。光频域散射fOFDR)的提出也很早,但只有到了近期.伴随着喇曼散射和布里渊散射研究的深入。使OFDR和它们结合才显示出了它的优越性。基于0TDR和OFDR的分布式温度光纤传感器已经显示出了很大的优越性.所以基于OTDR0FDR的分布式温度光纤传感器仍将是研究的热点.尤其是基于OFDR的新的分布式光纤传感器将是一个重要的发展方向。土耳其GunesYilmaz研制出10km、温度分辨率为1℃、空间分辨率为1.22m的分布式光纤温度传感器。在国内,中国计量学院、重庆大学、浙江大学等单位根据应用的需要.先后开展了分布式光纤温度传感器的研究。中国计量学院1997年研制了一种用于煤矿、隧道温度自动报警的分布式光纤温度传感器系统,该系统光纤长为2km,测温范围为50℃~150℃,测温精度为2℃,温度分辨率为O.1℃。2005年设计制造出31km远程分布式光纤温度传感器。测温范围0℃~100℃,温度测量不确定度为2℃,温度分辨率为0.1℃,测量时间为432s。空间分辨率为4m。6.1.2光纤光栅温度传感器光纤光栅温度传感技术主要研究Bmgg光纤传感技术。根据Bragg光纤光栅反射波长会随温度的变化而产生”波长移位”的原理制成光纤光栅温度传感器。1978年。加拿大渥太华通信研究中心的K.O.HiU等人首先发现掺锗石英光纤的光敏效应.采用注入法制成世界上第一只光纤光栅,1989年,Morev首次报导。英国T.A1lsoD利用椭圆纤芯突变型光纤研制出温度分辨率为O.9℃、曲率分辨率为0.05的长周期光纤光栅曲率温度传感器。意大利A.Iadicicco利用非均匀的稀疏布拉格光纤光栅fThFBGsl同时测量折射率和温度。该传感器的温度分辨率为0.1℃。中科院上海光机所利用光纤光栅的金属槽封装技术将光纤光栅温度传感器的灵敏度提高到O.02℃:哈尔滨工业大学把光纤光栅粘贴在金属半管上。使其分辨率达到0.04℃:基于弯曲损耗的光纤温度传感器基于弯曲损耗的光纤温度传感器利用硅纤芯和塑料包层折射率差随温度变化引起光纤孔径的变化、光纤的突然弯曲引起的局部孔径的变化的原理测量温度。乌克兰采用EBOC伍ngIish—BickfordOpticsCom—pany生产的多模阶跃塑料包层硅纤芯光纤HCN~H,已做出基于弯曲损耗的光纤温度传感器。其测温范围30℃~70℃。灵敏度达到O.5℃。法国研究出测温范围20℃~60℃。灵敏度为0.2℃的基于弯曲损耗的光纤温度传感器。国内主要是对光纤的弯曲损耗与入射波长、弯曲半径、弯曲角度、弯曲长度、光纤参量和温度等的关系做了一些研究。

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