王洪生
摘 要：光纤温度传感器是将光纤作为主要传输介质，通过光纤对温度传感器产生的信号信息进行高效率传输，以此来提升系统的工作效率。光纤传感器在行业领域中应用时，可有效推动技术的革新效率，并为行业领域的发展提供基准化数据参数。本文对光纤温度传感装置的工艺机理进行论述，并从工程结构探测领域、航天领域、船舶领域、电力领域、化工领域等对光纤传感装置的实际应用进行研究。
关键词：光纤温度传感装置 工艺机理 实际应用
中图分类号：TP212 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2019）11（c）-0092-02
近年来，在科学技术的不断创新下，科研人员依据光纤的绝缘性、抗干扰性、稳定性等优势，将其与传感器装置相结合，以此来提升传感器的精度与灵敏度。光纤温度传感装置在信息化技术、智能化技术的应用下，可依据外界光线照射强度对温度进行实时监控，同时在PLC技术、自动控制技术的融合下，可有效拓展光纤温度传感器的实际应用范围，以推动我国各项行业领域的发展。
1 光纤温度传感装置的工艺机理
光纤温度传感器可分为半导式、分布式、干涉式、折射式等类型。半导式光纤温度传感器内的反应元件是将半导体材料作为主要温控平台，当传感器接受到的光源强度达到临界状态时，在温度逐渐升高下，内部反应元件的透过率将呈现上升趋势（如图1所示），此时温度创感器内的光照强度减弱，则通过光信号的变化趋势可对温度的值量范围进行精确认。
半导式传感器在温度测控系统中，分束器将阳光照射的光线分为两种传输形式，其中一种经过半导体材料，令一条光束则作为参照物，光线经过探测器、滤波放大器转变为电信号，然后再经过系统内部数字信号转化器进行数值确认，此时，两道光束的数值在系统内平台进行比对，并由除法器传入CPU，以此来提升数据值测量的精准度。
分布式传感器是以拉曼散射为主，当光纤传感器接收到光束时，光线中一部分光能将自动转化为振动能量，此时光源的相对波长较长，当振动能量的一部分转换为光能时，此时光源相对波长较短，拉曼散射则是将两种光源波相结合，通过光源波长的散射效应来对温度与光线进行精准测量。分布式传感器将散射光经由光滤波转变为长波与短波，然后再经过信号放大器将数字信号进行放大，此时温控系统内的数据采集系统可对数据信息进行精准识别，并将各光照波形产生的信号在光纤上进行连续测量，进而令传感器内部的数据值呈现出动态分布，以保证温度值读取的精准性。
干涉式传感器是以双光束的干涉型测量模式完成温度测控的，当光线照射到传感器的两条光纤上时，由于两条光纤属于交互式缠绕，依据马赫增德尔效应，两条光纤之间将产生干涉光，其主要表现形式是光纤的明暗相间。当其中一条光纤出现温度的相对变化时，则将与另一条光纤产生相位差，此时干涉光产生的条纹将产生光纤线路内的移动，当相位的动态移动间隔为π时，则表明条纹移动一个相对距离，此时与光纤中相位形成对接，进而可依据两条光纤中干涉光产生的相位差来判定温度值。
折射式传感器是将光纤线路中的一部分用温敏材料来取代，当光纤接收到光照时，光纤取代区域的折射率将发生变化，此时光纤输出光强将与折射率呈现出线性函数关系（折射式传感器的温控系统原理如图2所示）。
在此系统中，由调制电路对发光二极管的光波频率进行调节，此时产生的光线将经由两路光纤进行传递，通过PIN、I/V、电子开关来对发光二极管产生的光信号进行处理，然后经过放大器对电波信号进行放大并最终传输到CPU中，以此来得出温度值。
2 光纤温度传感装置实际应用
2.1 工程结构探测领域
光纤温度传感器在工程结构探测领域中应用时，可依据建筑物产生的光线散射来对道路、桥梁、地质结构等进行监控。同时，光纤温度传感器也可作为交通系统测量的重要工具，在光纤温度传感器的应用下，依据内部极强的数字信号处理系统，可有效提升监测效率与检测精度，系统内部的稳定性可实现动态化测量，并可建构立体化监控体系，通过内部信息的高效率传输，可令交通部门及时制定相应的预防措施，以此来减少交通事故产生的几率。
2.2 航天领域
航天领域作为经济结构中的重要组成部分，其安全系统较为复杂，为确保飞行器的安全飞行模式，可依据光纤温度传感装置将飞行系统与外界环境建立对接平台。通过光纤温度传感装置体积小、精度高、重量轻等优势，可为飞行器提供精准的操控平台。例如，将光纤温度传感装置与飞行器的智能操控系统相连接，当传感器内部的温控元件发生动态变化时，可及时通过光纤将信号信息传输到CPU中，以此来实现中央操控系统对信息的实时传输。光纤温度传感装置在飞机设备中应用时，主要是通过机翼、稳定轴等部位的安装，来对机体的实际位移情况进行分析，同时还可对飞机设备内的电机系统、电路操控系统等进行温度监测。
2.3 船舶领域
光纤温度传感器在船舶领域中应用时，主要是在轮船的关键位置进行应变测量，以做出正确的损伤评估，并依据传感器内部的二次电路传输原理来将信号信息进行比对，以此来检测出船舶设备存在的隐性问题。船舶在行驶过中，如发生长期荷载的情况且保养力度不足，船体内部的应力将发生变化，严重降低船舶的安全质量，通过光纤温度传感装置的应用，可为船舶建构立体化检测范围，其内部光纤的信号传输模式可实现数据信息的精准测量，以此为船舶的安全性能提供基础保障。
2.4 电力领域
光纤温度传感装置在电力领域中应用时，可有效扩大电网的工作范围与工作效率，并为电网提供安全的运行环境。在当前高负荷用电情况下，传统的电力网络运行模式、检测模式俨然无法适用于现阶段运营模式，而通过光纤温度传感装置则可为电力监测系统提供较为全面化的检测环境。例如，线缆温度测控、线路导体传输量测控、导体荷载量测控等，同时在内部数据信息的高效率传输下，可为线路运营提供较为安全的传输环境。
2.5 化工领域
石油化工领域在运营过程中，最为严重的工程事故为输油管道的泄露，其不仅对石油企业造成大量的经济损失，还对工作人员造成严重的生命威胁。在光纤温度传感装置的应用下，将石油传输管道的传输节点处布置相应的光纤温度传感器，当发生油体泄露时，此时光纤温度传感装置则将进行时间维度、空间维度下的检测，并及时将泄露产生的数据信息反馈到主操控系统内，此种信息传输不受距离的限制。与此同时，光纤温度传感装置可对石油传输管道的弯曲情况、荷载承受力等进行分析，为石油化工体系的运行提供质量保障。
3 结语
综上所述，本文从半导式、分布式、干涉式、折射式等类型，对光纤温度传感装置的工艺机理进行论述，并对光纤温度传感装置的实际应用进行研究。在信息反馈技术、数字技术的不断更新下，光纤温度传感装置依托于智能化平台可实现设备的对接操控，在内部数字信号的反馈传输下，将光线信号转变为电信号，并有内部系统的CPU将数据信息进行整合，可有效提升系统的工作效率与精准度。期待在未来发展过程中，科研人员可加大此方向的研发力度，令光纤温度传感装置应用于更多的行业领域。
参考文献
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