论文研究-实用型光纤温度测量系统的研制 .pdf

光纤温度传感器是一种利用光纤作为传感介质的温度测量工具，它广泛应用于各种特殊环境下的温度监控，例如在高压、强磁场、易燃易爆等恶劣条件下。传统的温度传感器，如热电偶，因易受环境干扰而无法准确测量温度，而光纤温度传感器则以其抗干扰性强、灵敏度高等优点成为一种有效的替代品。 半导体吸收式光纤温度传感器是光纤温度传感器的一种类型，它主要由红外发射装置、半导体砷化镓片、多模玻璃光纤和光电转换装置组成。其工作原理是利用红外光通过半导体砷化镓片，其透射率会随温度变化而变化，从而实现温度的调制。这种传感器能够将温度信息转换为光强度信号，再由光电转换装置将光信号转换为电信号，从而实现对温度的监测。但是，这种传感器存在测量精度不高、动态特性差的问题，尤其是在快速温度变化的环境中，其响应速度和准确性难以满足需求。 为了改进半导体吸收式光纤温度传感器的性能，本文作者提出了一种实用型光纤温度测量系统的研究。这一系统通过硬件和软件两个方面的改进，旨在提高传感器的测量精度和动态响应特性。硬件方面的改进包括传感头材料的改良、光发射电路供电形式的优化以及光纤与其余部件连接方式的改善。为了提高传感器的动态响应特性，作者采用了导热性好的铜制套管来替代传统的聚四氟乙烯套管，以减少热滞后性，从而将动态响应时间从15秒缩短至8秒。此外，为了防止因电源电压波动导致的光强波动，采用了恒流源来驱动发光二极管，确保了光源的稳定输出，从而减小了光源波动对测量精度的影响。 软件方面的改进则通过神经网络逆动态补偿器来实现。这种补偿技术能够根据传感器的动态特性，对测量结果进行补偿，从而进一步缩短了系统的动态响应时间，将响应时间减少至4秒，确保了温度监控的准确性和及时性。经过改进后的光纤温度测量系统，能够满足实际应用中对温度测量的要求。 本文的研究显示，通过结合硬件改良和软件补偿的方法，可以有效地提升半导体吸收式光纤温度传感器的性能。这种实用型光纤温度测量系统的研制，不仅提高了传感器的测量精度和动态响应速度，而且成本增加不多，使得该技术可以在常规应用中广泛使用，具有重要的实际应用价值和广阔的市场前景。