基于荧光寿命的光纤温度传感器

EA应用与方案测试测量

基于荧光寿命建立的光纤温度传感器不仅优于其他的光纤传感器，而且具有防电磁干扰、绝缘、测量精度高等优点，它的可测量温度范围在０～２００℃。

基于荧光寿命的光纤温度传感器

□常熟理工学院物理系　　徐　　竞

□燕山大学电气工程学院　　郑龙江

荧

光光纤温度传感器是现代光纤传感技术领域研究的热点之一。利用荧光寿命的方法来测量温度可以避免非

热源光的干扰。另外，由于荧光寿命是传感材料的本征参数，因此使得系统具有自我校正的可能性。随着科学技术的发展，生产实践对测量技术的要求也在不断地提高，荧光光纤温度传感器在近十年来的发展已表现出强大的生命力。随着对其研究的深入，荧光光纤传感器的应用范围也必将进一步扩大。可以预计，荧光光纤温度传感技术必将成为最富吸引力的传感技术之一。

基于荧光寿命的光纤温度传感器

图２　　　　传感器探头结构示意图

１—支架　　　　２—套筒　　　　３—红宝石　　　　４—光纤

基于荧光寿命的光纤温度传感器

信号放大电路

传感器探头发射出荧光信号。荧光信号通过光纤传输到光电探测器。在实际中，由于荧光信号很微弱，这使得光电探测器检测获得的信号也非常微弱。因此利用信号放大电路来处理信号。如图３所示是信号放大电路的结构图。在电路中采用了两个运算放大器，第一个运算放大器实现电流电压的转换，第二个运算放大器就是对第一个运算放大器输出的电压信号进行放大。由于信号是很微弱的，　因此选择具有低失调电压和低失调电流的集成运放来进行信号放大。

系统结构以及温度测量的原理

图１为荧光寿命温度传感器的原理图。传感元件采用的材料是红宝石。两个光源来激发传感元件，同时利用两个光电探测器来检测荧光信号，最后利用８０９８单片机来处理荧光寿命随温度变化的情况。在本文中，发光二极管１发出绿光，发光二极管２发出红光。利用这种方法可以平衡两个光电探测器的灵敏度。传感器探头的结构示意图如图２所示。在测量方法上，传感器探头的设计采用了透射式模式。

图３　　　　信号放大电路

基于荧光寿命的光纤温度传感器