熒光式光纖溫度傳感器的原理和優(yōu)點(diǎn)
熒光式光纖溫度傳感器的發(fā)展
光纖傳感器是現在比較流行的傳感器的一個(gè)重要儀器,光纖傳感技術(shù)的發(fā)展對現在不同行業(yè)的發(fā)展有著(zhù)至關(guān)重要的作用。光纖測溫技術(shù)是光纖傳感技術(shù)中最有發(fā)展前景的技術(shù)方向,因為光纖溫度傳感器有很多其他溫度傳感器沒(méi)有的獨特的優(yōu)點(diǎn),可以在電力電壓行業(yè)中廣泛的應用,比如高直流電場(chǎng)環(huán)境、高頻場(chǎng)的場(chǎng)景、微波場(chǎng)的溫度監測等環(huán)境中應用。
為什么要使用熒光式光纖溫度傳感器
光纖溫度傳感器的分類(lèi)
光纖溫度傳感器的類(lèi)型可以分為光纖光柵溫度傳感器、分布式溫度傳感器、雙波長(cháng)光纖測溫傳感器和熒光光纖溫度傳感器。
光纖溫度傳感器不同的廠(chǎng)家技術(shù)給予安裝的質(zhì)量水平會(huì )影響到到被檢測物體溫度測量的準確性。所以在光纖布線(xiàn)時(shí)要特別注意光纖的走線(xiàn)和路徑,熒光光纖安裝的時(shí)候盡量避免光纖被外力損傷和設備操作時(shí)的用力拉損傷或光纖折斷。
光纖光柵溫度傳感器和分布式溫度傳感器的安裝缺點(diǎn)
光纖光柵溫度傳感器和分布式光纖在纏繞鋪設時(shí)比較容易產(chǎn)生光纖的損耗,會(huì )影響到光纖測量精度,光纖測溫的溫度有可能有偏差。
雙波長(cháng)光纖溫度傳感器的測溫精度受光纖測溫儀器的工作波長(cháng)、工作波長(cháng)的帶寬、被測溫度、環(huán)境的輻射與反射、待測面的光譜發(fā)射率和表面狀態(tài)組分、氧化度等、探測器系統本身的輻射以及環(huán)境溫度等多種因素的影響。
熒光光纖溫度傳感器的優(yōu)點(diǎn)
具有具有測溫范圍廣、在中低溫范圍有很高的測量精度以及能實(shí)現溫度的精確單點(diǎn)測量等優(yōu)點(diǎn)。
光纖式熒光溫度傳感器的測溫原理
光致發(fā)光現象是熒光測溫法的工作機理所在。光致發(fā)光是指是當某些材料受到某種形式的電磁輻射(如紅外的、可見(jiàn)的、紫外的光譜區域)激發(fā),會(huì )產(chǎn)生超出熱輻射以外的發(fā)光現象。當激勵停止之后,通常發(fā)光現象將繼續維持一段時(shí)間,根據持續時(shí)間長(cháng)短的不同,分為熒光和磷光。
熒光是指維持時(shí)間等于電子在能級和能級之間的躍遷時(shí)間,一般小于等于,磷光是指所維持的時(shí)間能延續至的發(fā)光。我們一般將各種光致發(fā)光現象統稱(chēng)為熒光,并將對應的發(fā)光材料稱(chēng)為熒光材料。
由普朗克定律可知,當物質(zhì)受到某種形式的能量的激發(fā)會(huì )產(chǎn)生電子躍遷,躍遷過(guò)程在能級與能級之間進(jìn)行,波長(cháng)為λ的光波會(huì )在這一過(guò)發(fā)射式中發(fā)出光。
在激勵光消失之后,激發(fā)態(tài)的壽命決定了熒光發(fā)光的持續時(shí)間。熒光衰落時(shí)間或熒光壽命可作為激發(fā)態(tài)壽命的量度,熒光衰落時(shí)間或熒光壽命是指按指數衰減的熒光的衰減時(shí)間常數。在所有的熒光材料發(fā)射過(guò)程中,由于任何有效合理的競爭(如輻射和非輻射競爭的存在)的遲豫過(guò)程都可以縮短激發(fā)態(tài)的壽命,所以,在一定的溫度范圍內,所有的發(fā)光材料的熒光強度和熒光壽命都會(huì )有一定的溫度相關(guān)性。熒光測溫中的高精度熒光光纖溫度傳感器的工作機理,正是基于這種溫度相關(guān)性。