光纤光栅温度传感器

第1 5卷第 5期

重庆科技学院学报 (自然科学版 )

2 0 1 3年 l 0月

光纤光栅温度传感器应变补偿系统研究樊晓宇(安徽科技学院机电与车辆工程学院，安徽凤阳 2 3 3 1 0 0 )摘要：提出采用 D— S证据理论融合的多传感器信息融合 B P神经网络模型方法，来解决光纤光栅温度传感器的应

变补偿问题，即改善光纤光栅的交叉敏感现象。通过程序仿真和实验证实，此方法可以实现对光纤光栅温度传感器的应变补偿，达到光纤光栅温度传感器温度和应变的精确分离，其测量温度误差约为 1 0~,同时有效地抑制了光纤光栅传感器非线性的影响。 关键词：温度传感器；应变补偿系统；神经网络； D—S证据理论中图分类号： T P 2 1 2 文献标识码： A 文章编号： 1 6 7 3—1 9 8 0 ( 2 0 1 3 ) 0 5— 0 1 5 6— 0 5

光纤布拉格光栅是 F B G温度传感器的基本部件，光纤布拉格光栅的物理量是应变和温度，且在应用中F B G温度传感器的应变和温度变化同时存在，导致一般的温度传感器系统难以检测出应变量与温

2 D—S证据理论与 B P神经网络技术2 . 1 D—S证据理论

D—s证据理论的证据合成规则，给未确定信息的合成提供了方法。

光纤温度传感器实验

通常按光纤在传感器中所起的作用不同，将光纤传感器分成功能型(或 称为传感型)和非功能型(传光型、结构型)两大类。功能型光纤传感器使

用单模光纤，它在传感器中不仅起传导光的作用，而且又是传感器的敏感元 件。但这类传感器的制造上技术难度较大，结构比较复杂，且调试困难。 非功能型光纤传感器中，光纤本身只起传光作用，并不是传感器的敏感 元件。它是利用在光纤端面或在两根光纤中间放置光学材料、机械式或光学 式的敏感元件感受被测物理量的变化，使透射光或反射光强度随之发生变化。 所以这种传感器也叫传输回路型光纤传感器。它的工作原理是：光纤把测量 对象辐射的光信号或测量对象反射、散射的光信号直接传导到光电元件上， 实现对被测物理量的检测。为了得到较大的受光量和传输光的功率，这种传 感器所使用的光纤主要是孔径大的阶跃型多模光纤。光纤传感器的特点是结 构简单、可靠，技术上容易实现，便于推广应用，但灵敏度较低，测量精度 也不高。

本实验仪所用到的光纤温度传感器属于非功能型光纤传感器。

本实验仪重点研究传导型光纤温度传感器的工作原理及其应用电路设 计。在传导型光纤压力传感器中，光纤本身作为信号的传输线，利用压力一 电

光纤传感器

()

新型结构光纤温度传感器

冯　越　贾殿增

　　摘　要　文中介绍一种新型结构光纤温度传感器的制作过程和测试结果,简要分析了工作原理。这种温度传感器具有体积小、结构简单、性能稳定、灵敏度高、响应速度快、抗干扰能力强和耐腐蚀等优点,适合于工业生产和化学反应过程中温度的快速和远距离测量。　　关键词　光导纤维,温度传感器,灵敏度。

ANewKindofOpticalFiberperaFeng(Departmentof)

JmtChemistry,XinjiangUniversity)

　　Abstract　Anopticalfibertemperaturesensorforchemicalreactionandindustrialproduc2tionispresented.Itsstructureisformeddirectlyontothefibrecladdingbychemicaletching.Theexperimentalresultsshowthattheopticalfibertemperaturesensorhasahighsensitivity.　　Keywords　opticalfiber,temperaturesensor,s

光纤传感器

第

卷第期年月

中国矿业大学学报址

滚

女

干涉型光纤温度传感器的研究石艺尉王耀才自动化系

吴震春

摘要

本文时,

一

型光纤温度传感器的原理和单模光纤的温度灵歌。

度作了理论分析

提出一种干涉条纹移动方向的判别方法。

在检测系统中实现了实验结果是令人满意

对干涉条纹移动童的计数的。

通过实验证明系统是可行的

。

关键词

光纤

,

温度传感器

,

干涉仪

,

干涉条纹

引

言年被提出以来,、

光纤传感器自

,

由于光纤具有体积小。

、

可弯曲

、

轻便

、

抗电磁干,

扰

、

抗腐蚀,

、

信息容量大等优点物力、

因而光纤传感器已引起世界各国科学工作者的重视

各

国相继投人大量人力

财力竞相发展,

但总的来说

,

光纤传感技术的发展仍属于初,

始阶段实践预料,

许多基础工作有待研究,

新的传感理论和原理有待完善,

有些较成熟的理论有待。

绝大部分光纤传感器

尤其是干涉型光纤传感器仍处于实验室研制开发阶段必将以其高灵敏度,、

可以、

一旦干涉型光纤传感器进人市场

高适应性给其它形式的传感、

器以极大的冲击

在干涉型光纤传感技术中,,

光纤中传输光的主要参数如相位,

振幅

偏

振态

、

频率等被待侧场调制,

检测器根据被调制量的大小确定外界待测量的变化

据统

计

,

在光纤传感器的研究中本文采用改进型

有近百分之五十属温度传感器。

可见测量温度变化在实际应

用中范围之广

是其它物

温度传感器温度特性测试与研究

(FB810型恒温控制温度传感器实验仪)

实 验 讲 义

杭州精科仪器有限公司

一、集成电路温度传感器的特性测量及应用

随着科技的发展，各种新型的集成电路温度传感器器件不断涌现，并大批量生产和扩大应用。这类集成电路测温器件有以下几个优点：（1）温度变化引起输出量的变化呈现良好的线性关系；（2）不像热电偶那样需要参考点；（3）抗干扰能力强；（4）互换性好，使用简单方便。因此，这类传感器已在科学研究、工业和家用电器温度传感器等方面被广泛使用于温度的精确测量和控制。本实验要求测量电流型集成电路温度传感器的输出电流与温度的关系，熟悉该传感器的基本特性，并采用非平衡电桥法，组装成为一台0~50?C数字式温度计。

【实验原理】

AD590集成电路温度传感器是由多个参数相同的三极管和电阻组成。该器件的两端当加有某一定直流工作电压时（一般工作电压可在4.5~20V范围内），它的输出电流与温度满足如下关系： I?B?t?A

式中，I为其输出电流，单位:?A，t为摄氏温度，B为斜率,一般AD590的那传感器的输出电流增加或B?1?A(?C)?1,即如果该温度传感器的温度升高或降低1?C，

减少1?

实验二十六 PT100温度控制实验

一、实验目的：

了解PID智能模糊+位式调节温度控制原理。 二、实验仪器：

智能调节仪、PT100、温度源。 三、实验原理：

位式调节

位式调节（ON/OFF）是一种简单的调节方式，常用于一些对控制精度不高的场合作温度控制，或用于报警。位式调节仪表用于温度控制时，通常利用仪表内部的继电器控制外部的中间继电器再控制一个交流接触器来控制电热丝的通断达到控制温度的目的。

PID智能模糊调节

PID智能温度调节器采用人工智能调节方式，是采用模糊规则进行PID调节的一种先进的新型人工智能算法，能实现高精度控制，先进的自整定（AT）功能使得无需设置控制参数。在误差大时，运用模糊算法进行调节，以消除PID饱和积分现象，当误差趋小时，采用PID算法进行调节，并能在调节中自动学习和记忆被控对象的部分特征以使效果最优化，具有无超调、高精度、参数确定简单等特点。

温度控制基本原理

由于温度具有滞后性，加热源为一滞后时间较长的系统。本实验仪采用PID智能模糊+位式双重调节控制温度。用报警方式控制风扇开启与关闭，使加热源在尽可能短的时间内控制在某一温度值上，并能在实验结束后通过参数设置将加热源温度快速冷却下来，可节约实验时间。

实验二十九 温度源的温度调节控制实验

一、实验目的：了解温度控制的基本原理及熟悉温度源的温度调节过程，学会智能调节器

和温度源的使用(要求熟练掌握)，为以后的温度实验打下基础。

二、基本原理：当温度源的温度发生变化时温度源中的Pt100热电阻(温度传感器)的阻值

发生变化，将电阻变化量作为温度的反馈信号输给智能调节仪，经智能调节仪的电阻--电压转换后与温度设定值比较再进行数字PID运算输出可控硅触发信号(加热)或继电器触发信号(冷却)，使温度源的温度趋近温度设定值。温度控制原理框图如图29—1所示。

图29—1温度控制原理框图

三、需用器件与单元：主机箱中的智能调节器单元、转速调节0～24V直流稳压电源；温

度源、Pt100温度传感器。

四、实验步骤：

温度源简介：温度源是一个小铁箱子，内部装有加热器和冷却风扇；加热器上有二个测温孔，加热器的电源引线与外壳插座(外壳背面装有保险丝座和加热电源插座)相连；冷却风扇电源为+24V(或12V) DC，它的电源引线与外壳正面实验插孔相连。温度源外壳正面装有电源开关、指示灯和冷却风扇电源+24V(12V) DC插孔；顶面有二个温度传感器的引入孔，它们与内部加热器的测温孔相对，其中一个为控制加热器加热的传感器

项目试验条件性能要求|△R/R|≤±3%|△B/B|≤±1%|△R/R|≤±3%|△B/B|≤±1%|△R/R|≤±3%|△B/B|≤±1%

2-1高温在105℃空气中放置放置1000小时

2-2低温在-30℃空气中放置放置1000小时在60℃，95%2-3高温

RH条件下，放

高湿放置

置1000小时

2-4热冲击试验

在-30℃的空气

|△R/R|

中放置0.5小

≤±3%

时，

2-4热冲

25℃放1分钟，

击试验

再在105℃的空|△B/B|气中放置0.5小≤±1%时，循环1000次

项目试验条件

3-1引线引线上挂3kg

重物并保持10强度

秒钟率频20-3-2振动200Hz，上下振

试验动4小时，水平

振动4小时

从1米高自然落

3-3跌落在30毫米厚的试验木地板上，共

进行3次

性能要求传感器本体与引线无明显的损伤（开裂、脱落），电性能无异常情况

三.使用注意事项

1)热敏电阻器长期连续工作所允许的温度范围为-30℃到+105℃。尽可能避免负温度系数温度传感器周围环境温度急剧变化。

2)通过负温度系数温度传感器的电流会引起元件自身发热而产生测量误差，因此请在选用前考虑到这一因素。

3)不要超出最大工作电流。

中文摘要

光纤温度传感器的研制与开发

摘要

本文从光纤的基础入手,首先介绍了光纤的基础知识,诸如:光缆结构,光导纤维的导光原理等,然后结合传感器引入了光纤传感器的定义,分类及工作原理;而本次设计研究的对象是光纤温度传感器的定义,因此以温度为被测量对象,根据实际需要,结合具体传感器自身的特点,选用了半导体吸收型光纤传感器并介绍了其根本结构,基本原理,同时,针对这种方法所存在的缺点提出了几种改进方案并加以阐述;随后给出了半导体吸收型光纤温度传感器的实现电路,由此一个成熟的光纤温度传感器就设计完毕了。

当然光纤温度传感器有多种实用的设计方法,本文在探讨了半导体吸收型光纤温度传感器之后,又提到了PN结或硅晶体三极管类型的传感器,并把他们进行了比较,并给出最终结论：本课题应用半导体吸收型光纤温度传感器这种方法。 关键词：

光纤，温度 ，光纤传感器，半导体

i

英文摘要

Abstract

This paper has introduced that how fiber-optic propagate light, and then introduced the definition,

中国计量学院

毕业设计（论文）文献综述

学生姓名： 徐婷 学 号： 0800403238 专 业： 光电信息工程 班 级： 08光电2 设计（论文）题目：

光纤振动传感器的设计 指导教师： 李裔 二级学院： 光学与电子科技学院

2011年 3 月 07日

光纤振动传感器的设计

文献综述

一、概述：

光纤传感器的历史可追溯到上世纪70 年代，那时，人们开始意识到光纤不仅具有传光特性，且其本身就可以构成一种新的直接交换信息的基础，无需任何中间级就能把待测的量与光纤内的导光联系起来。由于其具有常规传感器所无法比拟的优点和广阔的发展前景，很多国家不遗余力地加大对光纤传感器的研究力度，也涌现出许多成果。但它仍存在诸如价格昂贵、技术不够成熟等瓶颈，这使得它在工程上的应用较少。最近涌现的很多成果无论是在价位上还是技术上都有了新的突破。随着新方法、新工艺不断被引入，大量低价位高性能光纤