光纖溫度傳感器的發(fā)展與應(yīng)用

　　溫度傳感器是基于一個(gè)基本的物理量“溫度”，其是指能感受溫度并轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的傳感器。溫度傳感器是溫度測(cè)量?jī)x表的核心部分，品種繁多。按測(cè)量方式可分為接觸式和非接觸式兩大類(lèi)，按照傳感器材料及電子元件特性分為熱電阻和熱電偶兩類(lèi)。

　　自然界中的一切過(guò)程無(wú)不與溫度密切相關(guān)。從伽利略發(fā)明溫度計(jì)開(kāi)始，人們開(kāi)始利用溫度進(jìn)行測(cè)量。

　　溫度傳感器是最早開(kāi)發(fā)、應(yīng)用最廣的一類(lèi)傳感器。但真正把溫度變成電信號(hào)的傳感器是由德國(guó)物理學(xué)家賽貝發(fā)明的，就是后來(lái)的熱電偶傳感器。50年以后，德國(guó)人西門(mén)子發(fā)明了鉑電阻溫度計(jì)。在半導(dǎo)體技術(shù)的支持下，本世紀(jì)相繼開(kāi)發(fā)了包含半導(dǎo)體熱電偶傳感器在內(nèi)的多種溫度傳感器。與之相應(yīng)，根據(jù)波與物質(zhì)的相互作用規(guī)律，相繼開(kāi)發(fā)了聲學(xué)溫度傳感器、紅外傳感器和微波傳感器。

　　而光纖自20世紀(jì)70年代問(wèn)世以來(lái)，隨著激光技術(shù)的發(fā)展，從理論和實(shí)踐上都已證明光纖具有一系列的優(yōu)越性，光纖在傳感技術(shù)領(lǐng)域中的應(yīng)用也日益受到廣泛重視，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，涌現(xiàn)了許許多多的光纖溫度傳感器，并且可以預(yù)料，在新技術(shù)革命的浪潮中，光纖溫度傳感器必將得到廣泛的應(yīng)用，并發(fā)揮出更多的作用。

　　光纖溫度傳感器的基本工作原理是將來(lái)自光源的光經(jīng)過(guò)光纖送入調(diào)制器，待測(cè)參數(shù)溫度與進(jìn)入調(diào)制區(qū)的光相互作用后，導(dǎo)致光的光學(xué)性質(zhì)(如光的強(qiáng)度、波長(zhǎng)、頻率、相位等)發(fā)生變化，稱(chēng)為被調(diào)制的信號(hào)光。再經(jīng)過(guò)光纖送入光探測(cè)器，經(jīng)解調(diào)后，獲得被測(cè)參數(shù)。

　　光纖溫度傳感器種類(lèi)很多，但概括起來(lái)按其工作原理可分為功能型和傳輸型兩種。功能型光纖溫度傳感器是利用光纖的各種特性(相位、偏振、強(qiáng)度等)隨溫度變換的特點(diǎn)，進(jìn)行溫度測(cè)定。這類(lèi)傳感器盡管具有傳、感合一的特點(diǎn)，但也增加了增敏和去敏的困難。傳輸型光纖溫度傳感器的光纖只是起到光信號(hào)傳輸?shù)淖饔?，以避開(kāi)測(cè)溫區(qū)域復(fù)雜的環(huán)境。對(duì)待測(cè)對(duì)象的調(diào)制功能是靠其他物理性質(zhì)的敏感元件來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這類(lèi)傳感器由于存在光纖與傳感頭的光耦合問(wèn)題，增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性，且對(duì)機(jī)械振動(dòng)之類(lèi)的干擾比較敏感。

　　目前已研制成多種光纖溫度傳感器。下面介紹幾種主要的光纖溫度傳感器的研究現(xiàn)狀，其中有代表性的有光纖Fabry-perot干涉型溫度傳感器、半導(dǎo)體吸收型光纖溫度傳感器、光纖光柵溫度傳感器三種。

　　光纖溫度傳感器自問(wèn)世以來(lái)。主要應(yīng)用于電力系統(tǒng)、建筑、化工、航空航天、醫(yī)療以至海洋開(kāi)發(fā)等領(lǐng)域，并已取得了大量可靠的應(yīng)用實(shí)績(jī)。它的應(yīng)用是一個(gè)方興未艾的領(lǐng)域，有著非常廣闊的發(fā)展前景，迄今為止，國(guó)內(nèi)外已經(jīng)有不少相關(guān)研究，雖然在靈敏度、測(cè)量范圍、分辨率等方面均有了很大的發(fā)展，但是相信隨著研究的深入，根據(jù)具體的應(yīng)用目的，會(huì)有越來(lái)越多的精度更高、結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單、成本更低、更實(shí)用的方案提出，更進(jìn)一步促進(jìn)溫度傳感器的發(fā)展。