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反射式光纤温度传感器的设计
Design of Reflective Optical Fiber Temperature Sensor
  
DOI:10.16450/j.cnki.issn.1004?6801.2021.06.018
中文关键词:  光纤  温度传感器  液体  数学模型  特性
英文关键词:fiber  temperature sensor  liquid  mathematical model  characteristics
基金项目:国家自然科学基金资助项目(51405366);陕西省液压技术重点实验室基金资助项目(YYJS2022KF08)
作者单位
张平, 马吉祥 (西安建筑科技大学机电工程学院 西安710055) 
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中文摘要:
      针对强磁、狭小空间等特殊环境下的液体温度实时检测,利用液体折射率随温度变化规律,结合光在液体中的传播特性,设计了用于液体温度实时检测的反射式光纤温度传感器。在提出反射式光纤温度传感器测温原理的基础上,确定了传感器探头结构,根据光纤纤端光场近似高斯分布的特性建立传感器数学模型,分析了不同参数对传感器输出特性的影响,并搭建传感器实验平台进行静态标定。实验结果表明:在30~120℃的测量范围内,该传感器可以实现对温度的检测,灵敏度为0.71 mV/℃。
英文摘要:
      For the real-time detection of liquid temperature in special environments such as strong magnetism and small spaces, a reflective fiber-optic temperature sensor for real-time detection of liquid temperature is designed. The sensor makes use of the law that the refractive index of a liquid changes with temperature and combines the characteristics of light propagation in a liquid. Based on the rule of liquid refractive index changing with temperature, the temperature measurement principle of reflective optical fiber temperature sensor is proposed; According to the temperature measurement principle of the reflective optical fiber sensor, the sensor probe structure is determined. The mathematical model of the sensor is established based on the characteristics of the approximate Gaussian distribution of the optical fiber's fiber end light field. The influence of different parameters on the sensor output characteristics is analyzed. The experimental platform of the sensor is set up and static calibration is performed. The experimental results show that within the measurement range of 30 ~ 120 ℃ the sensor can detect the temperature with a sensitivity of 0.71 mV /℃.
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