専門知識

光ファイバー温度センサーの開発と応用

2021-04-09
自然界のすべては温度と密接に関係しています。ガリレオが温度計を発明して以来、人々は温度を使って測定し始めました。
温度センサーは、最も早く開発され、最も広く使用されているセンサーです。しかし、実際に温度を電気信号に変換するセンサーは、後の熱電対センサーであるドイツの物理学者西兵衛によって発明されました。 50年後、ドイツのシーメンスは白金測温抵抗体を発明しました。今世紀は、半導体技術の支援を受けて、半導体熱電対センサーを含むさまざまな温度センサーを開発してきました。これに対応して、波と物質の相互作用の法則に基づいて、音響温度センサー、赤外線センサー、マイクロ波センサーが開発されました。
1970年代に光ファイバーが登場して以来、レーザー技術の発展により、光ファイバーには理論と実践において一連の利点があることが証明されています。センシング技術の分野での光ファイバーの応用もますます注目を集めています。科学技術の発展に伴い、多くの光ファイバー温度センサーが登場しており、新たな技術革命の波の中で、光ファイバー温度センサーが広く使用され、より多くの役割を果たすことが期待されています。
光ファイバ温度センサーの基本的な動作原理は、光源からの光が光ファイバを介して変調器に送られ、測定されるパラメータの温度が変調ゾーンに入る光と相互作用して、光(光の強度や波長など)。変調信号光と呼ばれる周波数、位相などの変化。光ファイバを介して光検出器に送信された後、復調後、測定されたパラメータが取得されます。
光ファイバー温度センサーには多くの種類があり、動作原理に応じて機能型と透過型に分けることができます。機能性光ファイバー温度センサーは、温度の関数として光ファイバーのさまざまな特性(位相、偏光、強度など)を使用して温度を測定します。これらのセンサーには透過性と感覚性の特性がありますが、感度と感度低下も増加します。
透過型ファイバ温度センサのファイバは、温度測定エリアの複雑な環境を回避するための光信号伝送としてのみ機能します。測定対象物の変調機能は、他の物性の敏感な成分によって実現されます。このようなセンサーは、光ファイバーが存在するため、センシングヘッドとの光結合の問題があり、システムの複雑さが増し、機械的振動などの干渉に敏感です。
さまざまな光ファイバー温度センサーが開発されています。
以下は、いくつかの主要な光ファイバー温度センサーの研究状況の簡単な紹介です。それらの中には、光ファイバー干渉温度センサー、半導体吸収ファイバー温度センサー、およびファイバーグレーティング温度センサーがあります。
光ファイバー温度センサーは、創業以来、電力システム、建設、化学、航空宇宙、医療、および海洋開発で使用されており、信頼性の高い多数のアプリケーション結果を達成しています。その応用は、優勢であり、非常に幅広い開発の見通しがある分野です。これまで国内外で多くの関連研究がありましたが、感度、測定範囲、分解能は大きく進歩しましたが、研究が深まるにつれ、特定の用途に応じて、より高精度、よりシンプルな構造、より低コスト、より実用的なソリューション、そして温度センサーの開発をさらに促進します。
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