光纖溫度感測器

光纖溫度感測器是利用部分物質吸收的光譜隨溫度變化而變化的原理，分析光纖傳輸的光譜了解實時溫度。

光纖、光譜分析儀、透明晶體（如砷化鎵）

光纖溫度感測器採用一種和光纖折射率相匹配的高分子溫敏材料塗復在二根熔接在一起的光纖外面，使光能由一根光纖輸入該反射面出另一根光纖輸出，由於這種新型溫敏材料受溫度影響，折射率發生變化，因此輸出的光功率與溫度呈函數關係。

從室溫到1800℃全程測溫的光纖溫度感測器的系統主要包括端部摻雜的光纖感測頭、 Y型石英光纖傳導束、超高亮發光二極體（LED）及驅動電路、光電探測器、熒光信號處理系統和輻射信號處理系統。

系統的工作原理為: 在低溫區（400℃以下）, 輻射信號較弱, 系統開啟發光二極體(LED)使熒光測

溫系統工作。發光二極體發射調製的激勵光, 經聚光鏡耦合到Y型光纖的分支端, 由Y型光纖並通過光纖耦合器耦合到光纖溫度感測頭。光纖感測頭端部受激勵光激發而發射熒光, 熒光信號由光纖導出, 並通過光纖耦合器從Y型光纖的另一分支端射出, 由光電探測器接收。光電探測器輸出的光信號經放大後由熒光信號處理系統處理, 計算熒光壽命並由此得到所測溫度值。而在高溫區（400℃以上）, 輻射信號足夠強, 輻射測溫系統工作, 發光二極體關閉。輻射信號通過藍寶石光纖並通過Y型光纖輸出, 由探測器轉換成電信號, 系統通過檢測輻射信號強度計算得到所測溫度。

光纖感測頭端部由Cr3+離子摻雜, 實現光激勵時的熒光發射。摻雜部分光纖長度為8～10 mm。端部光纖的外表面同時鍍復黑體腔, 用於輻射測溫。 (這時，光纖黑體腔長度與直徑之比大於10,可以滿足黑體腔表觀輻射率恆定的要求)。值得注意的是, 避免或減少熒光發射部分與熱輻射部分的相互干擾, 對保證整個系統的性能十分重要。

經過分析, 可以發現這種干擾主要表現為:

1) 熒光信號中輻射背景信號對熒光壽命檢測精度的影響,

2) 光纖表面鍍復對熒光強度的影響,

3) 光纖內Cr3+離子摻雜對黑體腔熱輻射信號的影響。

分散式光纖溫度感測器

分散式光纖溫度感測器，通常用在檢測空間溫度分佈的系統，其原理最早於1981年提出，后隨著科學家的實驗研究，最終研製出了此項技術。這種感測器原理髮展是基於三種感測器的研究，分別是瑞利散射、布里淵散射、喇曼散射。在瑞利散射（OTDR）和布里淵散射（OTDR）的研究已取得了很大的進展，因此未來的感測器研究熱點，將放在對基於喇曼散射（OTDR）的新分散式光纖感測器的研究上。最近，土耳其Gunes Yilmaz開發出了一種分散式光纖溫度感測器，此感測器的溫度解析度是1℃，空間解析度是1.23m。在我國也有很多大學展開了對分散式光纖溫度感測器的研究，例如，中國計量大學1997年發明出煤礦溫度檢測的感測器系統，其檢測溫度為-49℃～150℃，溫度解析度為0.1℃。

光纖熒光溫度感測器

當前最熱門的研究，就是針對光纖熒光溫度感測器，其是利用熒光的材料會發光的特性，來檢測發光區域的溫度。這種熒光的材料通常在受到紫外線或紅外線的刺激時，就會出現發光的情況，發射出的光參數和溫度是有著必然聯繫的，因此可以通過檢測熒光強度來測試溫度。世界各國的高校都設計過此類感測器，例如，韓國漢城大學發現10cm的雙摻雜光纖，在其915nm的地方所反射出的熒光強度所對應的溫度指數是20℃～290℃；我國清華大學借用半導體GaAs原料來吸收光，進而以光隨溫度改變的原理，研發出了溫度範圍是0℃～160℃的光纖熒光溫度感測器。