多项式拟合提高光纤光栅测温精度

阐述了光纤Bragg光栅的温度特性,分析了光栅封装前后温度特性变化的原因.将多项式拟合算法应用到光栅传感器与解调器构成的测量系统中,得到了二次多项式拟合算法可以有效地将原来的测量精度±0.8℃提高到±0.5℃的结论.最后,给出了实验数据.     

高温再生光纤光栅温度传感器封装技术

针对光纤光栅高温再生后机械强度降低、易断裂的问题,开展了高温再生光纤Bragg光栅(RFBG)温度传感器封装技术研究,提出了一种石英—陶瓷管封装的高温再生光纤光栅温度传感器结构。通过1 000℃高温退火得到了高温再生光纤光栅温度传感器,并对其进行了标定,对其测量精度和高温稳定性进行了测试。结果表明:制得的再生光纤光栅温度传感器反射光谱信号良好,测量精度优于±3℃,1 000℃高温下保持5 h的温度偏差为±0. 6℃。     

基于光纤光栅传感器的电力电缆温度监测系统设计

本文针对电力电缆温度监测问题,提出一种基于光纤光栅原理的温度监测系统。文章首先对国内外目前的监测手段进行比较,然后提出一种经过敏化封装的高精度光纤光栅温度传感器,对监测系统进行阐述,最后进行实验测试,系统测试精度达±0.5℃,达到电力电缆测温精度要求,有利保障电力系统供电的可靠性和安全性。     

光纤布拉格光栅温度传感实验特性研究

介绍了光纤布拉格光栅传感器测温原理,并通过实验对裸光纤光栅的温度特性进行了研究.实验采用恒温水浴装置,在室温至80℃温度范围内分别使用了中心波长位于1 550 nm附近的两只光纤布拉格光栅进行测量.实验结果表明,光纤光栅在所测温度范围内呈现较好的线性特性,与理论结果一致.此外,还研究了光纤光栅在实际应用中的问题.     

基于卡尔曼滤波算法的嵌入式光纤光栅解调系统

针对目前光纤光栅解调系统算法复杂，需要借助上位机进行解调的不足，设计了一种基于卡尔曼滤波算法的嵌入式光纤光栅解调系统。该系统在STM32嵌入式平台上采用卡尔曼滤波算法，结合趋势判断算法实现了FBG中心波长的快速解调。实验结果表明，系统的测温精度可达±0.1℃,对FBG温度传感器中心波长的解调稳定性可达±3 pm,温度与波长线性变化的拟合度可达0.998以上，能够满足实际工程应用的需求。     

适用于精准温度控制半导体激光治疗仪的新型光纤温度传感器

基于保偏光纤的温度双折射效应,提出一种高精度、低成本、具有良好互易性的偏振干涉式光纤温度传感方案。采用125μm保偏光纤作为测温探头,与半导体激光器200μm传能光纤集成,组成一种具有精准温度控制能力的新型半导体激光治疗仪探针,通过实时、精确监测靶组织的温度变化,实时闭环控制半导体激光器的输出能量及脉冲频率,满足体内深度组织精准微创激光热疗的应用需求。完成了样机研制,并与光纤光栅温度传感器进行了比较测试,结果表明,偏振干涉式光纤温度传感器的测温分辨率为0.01℃,测温精度为0.1℃,成本及响应速度优于光纤光栅式温度传感器。     

热辐射型光纤高温传感器的研究

文中在分析了热电偶、红外测温存在的缺点的基础上设计了热辐射型光纤高温传感器;阐述了热辐射测温的基本原理,通过比色测温的方式来消除被测物体的光谱发射率、周围环境对测量精度的影响,采用双通道不带光调制方式来提高输出信号强度、测量精度;基于高温工况下光纤的易损坏特性,选择了合理的光纤及其保护材料,设计了光纤导入和切断结构;该系统测量范围为800～2000℃,测量精度可达0.5%,可以用于炼钢过程、燃气轮机等高温环境的温度测量.     

蓄电池组充放电温度与应变光纤光栅监测系统研究

针对蓄电池组充放电过程中个别电池异常发热、外壳鼓包、变形、胀裂等潜在的火灾隐患问题,本文根据光纤光栅的温度敏感和应变敏感特性设计了基于光纤光栅传感的循环扫描式蓄电池组充放电温度与应变监测系统,并提出一种融合改进小波去噪、滑动平均及高斯拟合算法的优化寻峰算法来提高系统的测量精度。经实验验证,该方法可以将温度测量精度控制在±0.12℃以内,应变测量精度控制在±1.37με以内,综上,本文提出的方案适用于蓄电池充放电过程中的温度与应变监测。     

基于BOTDA的分布式光纤温度传感测量实验研究

为了进一步提高布里渊光时域分析(BOTDA)的测温精度,基于BOTDA的原理,构建了温度传感测量系统。测温实验发现,测温光纤的保护层厚度影响了其测温的精度;裸纤直接测温的精度较高,但也易受外界影响,且易断,故改进光纤的保护层可以提高其测温精度。提出一种将导热硅脂涂敷在光纤上进行测温试验的方法,提高了温度测量的准确性。     

分布式光纤温度传感器在稠油开采中的应用

为了满足稠油油井安全生产和温度监测的需求,设计了一种传感距离为2 km的分布式光纤温度传感器用于监测稠油油井的温度信息.同时对分布式光纤温度传感器进行了特性分析,并给出了高温温度实验结果.实验结果显示:分布式光纤温度传感器能够在稠油油井温度测量方面进行很好的应用.系统温度范围为0～350℃,测温光纤长为2 km,测量温度精度为±1℃,空间分辨率为1m,为油井井下温度测量提供了科学依据.     

铂电阻温度计及其测量精度的分析

铂电阻温度计是温度测量中最常用的温度传感器,其测量精度是工业精密测量中备受关注的重要指标。本文在研究铂电阻温度计测温特性的基础上确定了其测温公式,并证明了利用测量公式计算测量温度可以提高铂电阻温度计的测量精度。采用本文所提测温公式计算得到的温度偏差在±0.05℃范围之内,测量精度比查表法高了一个数量级。此方法不需增加额外成本和仪器,经济实用性高。     

基于光纤光栅的铝电解槽温度在线检测系统

针对现行铝电解生产过程中槽壳温度检测中存在的不足,通过分析铝电解槽热传导与散失,基于光纤光栅抗电磁干扰及耐腐蚀的优点,设计了新型温度传感器,并结合时分、波分复用技术构建了单槽104点实时温度监测系统.设计的FBG传感器测温范围为-20 ℃～400 ℃,精度为±2 ℃,监测系统巡检周期为20 s.系统所测得的温度为铝电解...     

基于对数的NTC热敏电阻测温系统的设计

针对NTC热敏电阻阻值与温度(R-T)的非线性特性,为了提高测温精度,提出一种三阶对数公式法对R-T特性进行分段曲线拟合.该测温系统以三阶对数公式为基础进行了软硬件设计,实现了对船用柴油机的机油温度、冷却水温度的高精度测量.通过实验测试表明,在0～120℃温度范围内,采用该测温系统的测温误差小于±0.3℃.该测温系统已...     

一种新型的光纤光栅涡街流量传感器

采用电子滤波技术、涡街流量传感技术提出了一种不受温度影响的光纤光栅流量测量系统.通过利用光纤光栅作为敏感元件,解决了传统电流量计的本征安全问题.对涡街流量传感信号的特点进行了理论分析,并采用相应的电子滤波技术,从而避免了光纤光栅传感的温度交叉敏感问题.实验验证该传感器的量程达到25 L/min,精度为±0.5%F.S.理论分析和实验结果表明,该传感系统具有温度不敏感、本征安全、量程大和精度高等优点.     

基于差分校正的FBG测温网络系统设计

为了实现在大范围被测区域内实时温度监测的功能,选用光纤布拉格光栅(FBG)测温网络,同时,为了提高系统的温度测试精度和抗干扰能力,设计了基于差分校正的FBG测温网络系统.系统在原有测试结构的基础上,增加了校正光纤探头,从而针对任意位置上个别环境变化造成的温度误差进行校正.通过理论推导,差分校正值表达式被给出,并由此设计了差分校正算法.实验采用温度控制箱使被测区域温度从20℃变化为80℃,最小温度改变量为1.0℃.实验结果显示:回波中心波长产生的偏移量和温度之间大致每1.0℃的温度变化产生35～45 pm的偏移.差分校正型测温系统的温度检测误差为0.47％,优于传统的测温系统,并且基于差分校正的测温系统受局部环境影响很小,具有较高的系统稳定性.     

荧光衰减型光纤测温

基于对荧光在不同温度下寿命衰减曲线不同而提出的光纤测温思路,研究了荧光衰减参数的测量方法以及荧光探头的镀膜方式,进一步深入到对衰减参数卩的算法研究,并通过数据检测和软件模拟分析后拟合岀荧光衰减系数与温度之间的线性关系。通过实验测试,证明660nm稀土材料荧光粉对温度因变率较好,并成功制作光纤测温传感器探头进行数据测量,通过文中提出的拟合算法原理进行温度匹配,可以将准确率保持在0.1%,达到荧光衰减测温的精度要求,实现实验室中的温度测量。     

热辐射型光纤高温传感器及其性能研究

介绍了一种光纤高温传感器及其测温原理和测量方法,研究了传感器的设计结构、稳定性、一致性和互换性等。系统根据黑体热辐射原理,采用双波长比色测温法和光纤传感技术来实现准确测温。结果表明:"接触—非接触"式的测温结构避免了光纤直接接触高温源,传输光功率衰减对传感器测量精度的无影响,传感器具有很好的一致性,完全可以互换使用,也可实现高温高压设备中的温度测量。     

基于89C52测温系统在测长仪上的应用

为满足数字式光栅测长仪测量精度的进一步提高,设计制作了一套适用于数字式光栅测长仪的高精度多路温度测量系统.系统采用新型数字式温度传感器,将温度量直接转换为数字量,送AT89C52处理.通过AT89C52处理后的温度数值由数码管显示.在保证电路各项性能的条件下,采用了尽可能简单的电路,同时提高了温度测量的精度以及抗干扰能力,且不受电源波动影响.经法定计量部门检定,测量精度达±0.1℃.在同精度的测温仪中,成本相对很低.     

面向管道安全监测的R-OTDR分布式光纤测温系统

针对长距离管道存在潜在泄漏及火灾等问题,提出了基于后向自发拉曼散射效应和光时域反射原理(R-OTDR)的分布式光纤温度检测方法用于管道安全监测.理论上分析了该方法在管道泄漏方面的检测原理,设计了R-OTDR分布式光纤温度监测系统,采用累加平均融合小波降噪的方法在改善系统测量精度的同时保证了系统实时性.在实验室中对系统性能进行测试,结果表明,系统检测距离可达10 km,测温量程-25℃～+200℃,测温精度±1℃,定位精度≤2 m,响应时间<3 s.同时在管道铺设现场进行了模拟实验,结果表明,该系统能够实现管道沿线温度的监测并准确定位,满足管道沿线泄漏和火灾的监测需求.     

光纤Bragg光栅流量传感器

采用靶式结构作为光纤Bragg光栅流量传感器的换能元件,其中两片光栅分别粘贴于等强度悬臂梁的上下两表面。采用双光栅粘贴方式对传感器进行温度补偿,有效的解决了应变与温度交叉敏感的问题,提高了测量灵敏度。实验表明该靶式光纤Bragg光栅流量传感器的载荷响应灵敏度为33.6pm/kg,测量精度为0.5%。