光纤光波长传感器
1109020124 容帅
双波长光纤温度传感器基本原理
半导体吸收式光纤传感器中使用的传感头在制作时，光纤与半导体片的耦台一般采用胶接方式，因而若耦合点在温度作用下发生任何微小的轴向或横向位移，都将影响接收点光强的变化．耦合点发生位移主要是由传感头所用材料在温度场中发生热胀冷缩而导致的，这种热变形具有一定的随机性．除了传感头的热变形．光源与光纤耦合的变化，光纤传输中的弯曲、挤压和部分光纤在温度场中受热发生变形引起的损耗等也将对测量结果产生影响．这些影响都属于光路的扰动，只有解决了光路的扰动问题才能从根本上提高传感器的测量精度和稳定性．光路补偿是提高光纤传感器测量精度和稳定性的重要技术手段。光源和探测器发生扰动后 为
由此可见，在其他条件不变的情况下，光源及探测器发生扰动后K(T)值并不发生改变，因此光源和探
测器的波动影响也被消除了．双波长光路补偿系统就是为了构建上述的信号模型而设计的．
光路设计
实验中，使用温度可调节的干燥箱来产生温度场，将温度探头置于温度场中．为了准确读取温度场中温度探头所在测量点的温度变化，将一支测量范围为0～100℃、分辨率为1℃的水银温度计和一支测量范围为一25～250℃、分辨率为1℃的热电耦温度计与温度探头完全接触地放置在一起．在测温系统的静态实验中，要求缓慢调节干燥箱的温度，使热电耦温度计与水银温度计的读数差小于1℃，在这种情况下，可以近似认为温度探头、热电耦温度计和水银温度计所处的温度相同．在这一实验条件下，对温度传感器做了以下实验：稳定干燥箱的温度在室温左右，观察记录测温系统的稳定性{调节干燥箱的温度，使其温度缓慢上升，以热电耦温度计为准，温度值每升高1℃．记录水银温度计的读数和测温系统经过计算和处理得到的K(T)值I当温度上升到170℃时停止加热，使干燥箱自然冷却．温度每降低l℃，记录水银温度计的读数和测温仪计算得到的K(T)值．的相对透过光强随丁变化的理想曲线}图4是缓慢加热和降温过程中，测温系统测量并计算得到的K(了)值随温度变化的曲线．比较两图可见：测量计算得到的K(T)值随温度变化的曲线与理论预期GaAs片对信号光源光谱的温度调制曲线基本一致．曲线在30～80℃后下降趋于缓慢．当温度超过180℃时，GaAs材料的边缘吸收波长将信号光源光谱几乎全部覆盖，信号光源的透过光功率趋向于0，因此K(T)值也趋向于0．另外，当接收到的参考光源的透过光功率发生改变(由扰动引起)时，信号光源的透过光功率也将感受到这种变化，通过计算得到的K(D值与理论曲线基本保持一致t这就证明了当传感光路中发生某种扰动时(除温度调制外)，按照上述公式计算得到的K(T)中不含有扰动的作用．