t1t2半导体光纤温度传感器传感器的基本原理是利用半导体材料.PPT

概 述 内 容 一、辐射型光纤温度传感器 ③ 荧光光纤温度传感器 荧光的温度特性 荧光温度传感器 红宝石荧光寿命与温度的关系 荧光寿命测量方法 两点法测量荧光寿命 二、半导体光纤温度传感器 半导体吸收式温度传感器原理图 实用的半导体吸收式光纤温度传感器 法布里—珀罗光纤温度传感器 法布里—珀罗光纤温度传感器原理 本征型法布里—珀罗光纤温度传感器 非本征型法布里—珀罗光纤温度传感器 卡门涡街 旋 涡 频 率 光纤涡轮流量计原理 采用多模光纤作为传感光纤 法布里－珀罗干涉仪光纤流量传感器 习题和思考题 此外，装置还可以用一根有一段无包层的光纤，浸在透明的起包层作用的液体中组成，其液体的折射率随温度的变化而变化。当温度从T1变化到T2时，液体的折射率由等于纤芯的折射率变化到等于包层的折射率值。这段光纤芯构成了光导，其数值孔径在T1～T2的温度范围内从零变化到正常的没有剥离外包层时光纤的最大值。 ② 液包层光纤温度传感器 光纤温度检测装置原理框图 应采取一些措施，保证没有导入液芯或液体包层光纤的光，不到达输出光纤14，如使液芯光纤弯曲，使液芯光纤外侧粗糙化等等 这种干涉仪的特点是利用光纤本身的多次反射所形成的光来产生干涉。同时可以采用很长的光纤来获得很高的灵敏度。此外，由于它只用一根光纤，所以干扰问题比马赫—泽德尔干涉仪少得多。 P1 IT IR 信号处理 光源 传感器 温度变化使腔长度h发生变化 h 高反射膜 温度变化使腔长度h发生变化 h 高反射膜 h 只有数十微米，加工困难 温度变化使腔长度h发生变化 h 高反射膜 应用最为广泛的一种光纤传感器 法布里—珀罗光纤温度传感器信号解调 由输出光信号求解腔长h IR h 强度解调：应用单色光源，直接由IR求h 相位解调：应用宽带光源，利用IR随波长?的变化求h 法布里—珀罗光纤温度传感器信号解调 由输出光信号求解腔长h IR t 温度使光纤中的光波相位发生变化时，输出脉冲峰值的位置将发生变化。 法布里—珀罗光纤温度传感器信号解调 由输出光信号求解腔长h h h ?1 ?2 ?2 ?1 为了识别被测温度的增减方向，要求He—Ne激光器有两个频率输出，其频率差为640MHz，这样．根据对应于两模所输出的两峰的先后顺序，即可判断外界温度的增减方向。 传感型光纤涡轮流量计是一种振动式流量计。流体振动流量计是60年代末期发展起来的流量测量技术。它具有如下一些特点： 被测流体本身就是振动体，无机械可动部件，几乎不受流体组成、密度、粘度、压力等因素的影响 七、光纤流量计 流量计实现流量测量的理论基础是流体力学中著名的“卡门涡街”原理。 在流动的流体中放置一根其轴线与流向垂直的非流线性柱形体(如三角柱、圆柱等)，称之为漩涡发生体。当流体沿漩涡发生体绕流时，会在漩涡发生体下游产生如图所示不对称但有规律的交替漩涡列，这就是所谓的卡门涡街。 流量计测量原理 在漩涡发生体两侧会产生旋转方向相反、交替出现的漩涡，并随着流体流动，在下游形成两列不对称的漩涡列，称之为“卡门涡街”。 漩涡发生体 d 由于漩涡之间的相互影响，其形成通常是不稳定的。冯.卡门对涡列的稳定条件进行了研究，于1911年得到结论：只有当两漩涡列之间的距离h和同列的两漩涡之间的距离L之比满足 时，所产生的涡街才是稳定的 当每个涡流产生并泻下时，它会在非流线体壁上产生一个侧向力，非流线体便受到一个周期振动力的作用。如果非流线体具有弹性，则将产生振动。液体、气体等流体均有这种现象。 涡街引起的振动流 设旋涡的发生频率为f，被测介质流的平均速度为? ，旋涡发生体迎面宽度为d，根据卡门涡街原理，有如下关系式 式中： ? --旋涡发生体两侧平均流速，m/s；　　　　Sr--斯特劳哈尔数,与雷诺数有关。 测出旋涡频率就可以推算出流体的流量。 这种流量计采用光纤作为敏感流速的非流线体，这时涡流的频率就取决于流体的流速和光纤的直径，要解决如何检测涡流的频率即光纤的振动频率。 * 在科研和生产实际中，有许多热工量（温度,湿度,热量,比热，热流，热分布, 真空度，流量，流速，液位等）的测量问题。而大量出现的是温度和流量的检测。传统的传感技术无法解决在易燃、易爆、空间狭窄和具有腐蚀性强的气体、液体以及射线污染的条件下检测温度、流量等，而光纤传感器对此具有特殊的优越性。 光纤温度传感器可以用于苛刻环境下的温度检测，如石油、化工行业等。光纤流量计、流速计及液位计等也广泛应用于化学工业、机械工业、水工试验、医疗领域、污染监测以及控制等方面。 辐射型光纤温度传感器 半导体光纤温度传感器 荧光衰变式光纤温度传感器 热色效应光纤温度传感器 折射率调制光纤温度传感器 相位