賀德克光纖溫度傳感器系統與原理解析

HYDAC賀德克光纖溫度傳感器是一種傳感裝置，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。主要材料有光纖、光譜分析儀、透明晶體等，分為分布式、光纖熒光溫度傳感器。采用一種和光纖折射率相匹配的高分子溫敏材料涂覆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從另一根光纖輸出，由于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系。

HYDAC賀德克光纖溫度傳感器其物理本質是利用光纖中傳輸的光波的特征參量，如振幅、相位、偏振態、波長和模式等，對外界環境因素，如溫度，壓力，輻射等具有敏感特性。它屬于非接觸式測溫。

HYDAC賀德克光纖溫度傳感器系統結構

從室溫到1800℃全程測溫的光纖溫度傳感器的系統主要包括端部摻雜的光纖傳感頭、Y型石英光纖傳導束、超高亮發光二極管（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。

HYDAC賀德克光纖傳感器系統的工作原理為: 在低溫區（400℃以下）， 輻射信號較弱， 系統開啟發光二極管(LED)使熒光測溫系統工作。發光二極管發射調制的激勵光，經聚光鏡耦合到Y型光纖的分支端， 由Y型光纖并通過光纖耦合器耦合到光纖溫度傳感頭。

HYDAC賀德克光纖傳感器頭端部受激勵光激發而發射熒光，熒光信號由光纖導出，并通過光纖耦合器從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后由熒光信號處理系統處理，計算熒光壽命并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，發光二極管關閉。輻射信號通過藍寶石光纖并通過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。

光纖傳感頭端部由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覆黑體腔，用于輻射測溫。(這時，光纖黑體腔長度與直徑之比大于10，可以滿足黑體腔表觀輻射率恒定的要求)。 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) 光纖表面鍍覆對熒光強度的影響。

3) 光纖內Cr3+離子摻雜對黑體腔熱輻射信號的影響。

HYDAC賀德克光纖溫度傳感器