光纖溫度傳感器應用領域

光纖溫度傳感器自問世以來， 主要應用于電力系統、建筑、化工、航空航天、醫療以至海洋開發等領域，并已取得了大量可靠的應用實績。前面小編也分享了其在地球物理學和橋梁工程兩個領域的應用，下面的內容中，小編再帶你看看光纖溫度傳感器在其他領域中的應用。

1、光纖溫度傳感器在電力系統有著重要的應用，電力電纜的表面溫度及電纜密集區域的溫度監測監控; 高壓配電裝置內易發熱部位的監測; 發電廠、變電站的環境溫度檢測及火災報警系統; 各種大、中型發電機、變壓器、電動機的溫度分布測量、熱動保護以及故障診斷; 火力發電廠的加熱系統、蒸汽管道、輸油管道的溫度和故障點檢測; 地熱電站和戶內封閉式變電站的設備溫度監測等等。

2、光纖溫度傳感特別是光纖光柵溫度傳感器很容易埋入材料中對其內部的溫度進行高分辨率和大范圍地測量， 因而被廣泛的應用于建筑、橋梁上。美國、英國、日本、加拿大和德國等一些發達國家早就開展了橋梁安全監測的研究， 并在主要大橋上都安裝了橋梁安全監測預警系統， 用來監測橋梁的應變、溫度加速度、位移等關鍵安全指標。1999 年夏， 美國新墨西哥 Las Cruces 10 號州際高速公路的一座鋼結構橋梁上安裝了 120 個光纖光柵溫度傳感器，創造了單座橋梁上使用該類傳感器多的記錄。

3、航空航天業是一個使用傳感器密集的地方，一架飛行器為了監測壓力、溫度、振動、燃料液位、起落架狀態、機翼和方向舵的位置等， 所需要使用的傳感器超過 100 個， 因此傳感器的尺寸和重量變得非常重要。光纖傳感器從尺寸小和重量輕的優點來講， 幾乎沒有其他傳感器可以與之相比。

4、傳感器的小尺寸在醫學應用中是非常有意義的， 光纖光柵傳感器是現今能夠做到小的傳感器。光纖光柵傳感器能夠通過小限度的侵害方式對人體組織功能進行內部測量， 提供有關溫度、壓力和聲波場的精que局部信息。光纖光柵傳感器對人體組織的技術相當豐富。對于光纖溫度傳感器的研究占到將近所有光纖傳感器研究的 20%。

光纖溫度傳感器的研究， 除對現有器件進行外場驗證、完善和提高外， 目前有以下幾個發展動向： 大力發展測量溫度分布的測量技術， 即由對單個點的溫度測量到對光纖沿線上溫度分布， 以及大面積表面溫度分布的測量; 開發包括測量溫度在內的多功能的傳感器; 研制大型傳感器陣列， 實現全光學遙測。

FOT-L光纖溫度傳感器在生物醫療領域中的應用

醫學臨床及動物實驗要求對溫度進行精que快速的測量，尤其在腫瘤熱療中，溫度傳感器在對組織溫度進行多點實時測量的同時還要消除傳統溫度計受電磁輻射干擾的問題。相比于傳統溫度傳感器，光纖溫度傳感器以其良好的電絕緣性可以很好的應用于生物醫療領域。

本文針對現有醫用溫度傳感器的不足，根據光纖布拉格光柵（FBG）和長周期光纖光柵（LPFG）的理論，找到由工采網從加拿大進口的光纖溫度傳感器 - FOT-L-BA，這是一款非常適合在環境下測量溫度的光纖溫度傳感器，這種環境包括低溫、核環境、微波和高強度的RF等。都是*不受EMI和RFI影響，同時，它們的尺寸小、針對危險環境內置安全裝置、耐高溫、耐腐蝕并且具備較高的精度。后并對其傳感特性進行了研究，具體工作如下：

1、醫用FBG溫度傳感器的研制及其特性研究 利用相位掩模板法在普通石英光纖和包層模抑制（CMS）光纖上刻制FBG，并進行了溫度和彎曲特性的相關實驗研究。實驗發現，兩種光纖刻制的FBG具有相似的溫度靈敏度，分別為11.5pm/℃和10.6pm/℃，且具有良好的線性度，相關系數大于0.99。CMS光纖制備的FBG對彎曲曲率的敏感度較普通光纖制備的FBG低，更適用于人體溫度的測量。

2、醫用FBG溫度傳感器的溫敏式封裝及其特性研究 根據溫敏式封裝的原理，選用熱膨脹系數大、溫變性質穩定的材料對FBG溫度傳感器進行了封裝，在對FBG起到保護作用的同時，使其具有較高的溫度靈敏度，較好的重復性、線性度和穩定性。 首先用環氧樹脂將FBG封裝在聚四氟乙烯管中，雖然溫度增敏效果明顯，約為裸FBG的12倍，但其線性度不如裸FBG。為了不破壞裸FBG良好的線性度，使FBG在毛細套管中處于自由狀態，在毛細套管兩端點膠用來固定光纖光柵。分別使用毛細玻璃管，毛細鋼管，聚四氟乙烯管作為基底材料，其溫度靈敏度系數分別為8.7pm/℃，38pm/℃，23.4pm/℃，并且中心波長的漂移量與溫度變化呈現良好的線性關系。為了避免粘膠劑對光纖光柵的影響，提出一種雙管無膠封裝方式，封裝后的溫度傳感器具有更好的線性度，溫度靈敏度系數為18.9pm/℃。實驗結果表明，封裝后的FBG溫度傳感器的靈敏度不僅與熱膨脹系數有關，與封裝材料的導熱性也有密切的聯系。

3、LPFG溫度傳感器的研制及其傳感特性的研究 用高頻CO_2激光脈沖在普通石英光纖中寫入LPFG。實驗研究了LPFG的溫度及彎曲特性。其溫度靈敏度約為75pm/℃，約為裸FBG的7.5倍，并且呈現良好的線性度。其透射峰幅值對溫度不敏感，但對彎曲曲率敏感。為了使其更適合于工程中的應用，提出了一種灌裝酒精的封裝方式。封裝后出現兩個明顯的諧振峰。1508nm處的諧振峰隨溫度的升高發生藍移，溫度靈敏度為56.9pm/℃。1472nm處的諧振峰隨溫度的升高發生紅移，溫度靈敏度為531.2pm/℃，是裸LPFG的7倍，裸FBG的53倍。有效提高了長周期光纖光柵溫度傳感特性、避免外界其他因素的干擾。

4、封裝后的光纖光柵溫度傳感器在微波及超聲波環境中測試 將封裝好的光纖光柵溫度傳感器分別放入微波環境及超聲波環境中，并進行溫度特性測試。實驗表明，封裝后的光纖光柵溫度傳感器不受微波及超聲波的干擾，仍然保持原有的溫度靈敏度，并且具有良好的線性度及穩定性。 本項目研制的光纖光柵溫度傳感器分辨率達到0.02℃，并且具有抗微波、超聲波、電磁干擾的優點，可以廣泛應用于磁流體熱療、核磁共振等有電磁場、微波、超聲波干擾的生物醫療領域。

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