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中阿科技论坛2023年第6期

光纤温度传感器的工作原理和应用实证分析

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杨沛豪傅庄澍王琛

（1.广西大学电气工程学院,广西南宁530000；2.中国人民解放军海军航空大学基础学院,山东烟台264000；

3.宁夏农林科学院经信所,宁夏银川750000）

摘要：光纤传感器具有抗干扰能力强、电绝缘性好、无火花以及高灵敏度等优点，因而被广泛应用于电力行

业在线温度监控。本文在介绍光纤传感器在温度监控领域的应用及相关技术原理的基础上，通过分析光纤温度传

感器中心波长预设和纤芯计算、传感器材料透过率和温度的耦合关系、光纤光栅的高灵敏度，以及封装结构中的

应力和应变隔离设计，证实了光纤温度传感器可以实现高精度的温度变化测量和监测，按照一定排列顺序构成的

光纤传感器阵列可以实现区域内的数据采集和提取，具有广阔的应用空间。

关键词：光纤温度传感器；工作原理；数据采集；实证分析

中图分类号：TP212文献标识码：A

1研究背景基本情况、研究热点及发展趋势。该领域的研究起始

光纤温度传感器的发展可以追溯到20世纪70年代于20世纪80年代，2002年起发文量持续增长，2010年

初期，当时研究人员发现光纤的弯曲和伸长会对光信发文量达到最高。研究重点以光纤光栅、光纤温度传

号产生影响，于是开始研究如何利用这种效应进行温感器、分布式光纤温度传感器为主题，占词表分布的

度测量。随着技术的发展，光纤温度传感器变得更加一半以上且多为技术研究类（见图1）。

精确和灵敏，也有了更多的应用场景。通过分析可知，对光纤温度感应器的研究学科分

在最初的研究中，温度传感器主要是通过测量光布集中在自动化技术领域，占比为56.42%，其次是无

纤的长度变化来推测温度。但是这种方法的精度有线电电子学（9.8%）和物理学（9.77%）。文献类型大

限，受到外部因素的影响较大。后来研究人员发现，多为研究论文，分析了光纤温度感应器的原理、分类、

利用光纤的热致反射效应可以更准确地测量温度。这功能和学科融合。综述、资讯方面的文献量较小，需

种方法中，光纤内部的介质会因为温度变化而引起折要进一步加大在应用推广、创新突破上的投入力度。

射率变化，从而导致反射光的频率和相位发生变化。光纤温度传感器利用光信号来传输信息，具有诸

通过对这些变化的分析，就可以获得非常精确的温度多独特优势，如隔离性、抗电磁干扰能力、抗高压能

测量结果。随着技术的不断发展，光纤温度传感器的力，并且，光纤温度传感器的结构简单，成本相对较

原理和应用越来越丰富和广泛，涉及光学、光电、机低，因此有着广泛的市场应用前景。光纤温度传感器

械、热学等领域，逐渐发展出了基于拉曼散射（Raman的应用非常广泛，包括工业控制、医疗、环境监测等

scattering）、布里渊散射（Brillouinscattering）、光纤领域。这种传感器具有响应速度快、精度高、可靠性

光栅等不同原理的光纤温度传感器，被广泛应用于工强等优点，并且可以长时间稳定工作。在国外，不同

业、医疗、环保、安全等领域，成为一项重要的测量型号的光纤温度传感器已被广泛应用于多个领域，如

和监控技术。航空航天、核电站、石化工业等，并获得了良好效果。

通过分析检索CNKI数据库中1985—2022年与光纤在国内，大学、研究机构和企业也积极开展研究工作，

温度传感器相关的研究，对国家（地区）、机构、作者、