聚合物封装光纤布拉格光栅传感器温度压力特性研究

分析了聚合物封装光纤布拉格光栅(FBG)传感器温度与压力响应特性。通过实验对某种特殊聚合物封装光纤光栅的温度与压力响应进行研究，发现当温度变化范围较大时．由于温度对材料弹性模量的影响．光纤光栅的压力响应灵敏度不再为常数，而是随温度变化的。当温度在30℃时．其压力响应灵敏度为0．036nm／MPa．在180℃时则变为0．175nm／MPa，且灵敏度系数随温度的变化呈分段线性变化。因此在使用聚合物封装实现光纤光栅传感器增敏以及大范围温度和压力的同时测量时，需要将弹性模量作为温度的函数．代入光纤光栅温度与压力响应灵敏度系数矩阵公式中以消除大范围温度变化对聚合物力学特性的影响。     

管式光纤光栅高温传感器封装及温度特性

光纤光栅在高温环境下因丧失涂覆层保护而易断,制作了一种金属管式耐高温光纤光栅温度传感器。使用不锈钢管对飞秒激光刻写的纯石英光纤光栅进行保护封装,在100~450 ℃温度范围内,对其温度特性进行实验研究,实验结果表明:该传感器的灵敏度系数为12.7 pm/ ℃,线性相关系数高达0.995,具有很好的重复性。该封装方法简单快捷,封装的传感器稳定性好,机械强度高,可用于工程中的高温测量。     

一种改进型的管状光纤光栅温度补偿封装实验

本文提出一种改进型的管状小型化光纤光栅温度补偿封装技术,这种方法是基于双金属结构来实现无源温度补偿功能。与其他双金属结构相比,其优势在于可以实现封装结构的管状小型化,尺寸可小于Φ5mm×50mm(D×L)。在0℃-75℃范围内,该封装结构的光栅温度系数小于1pm/℃,完全达到实用化指标性能。     

封装材料性能对光纤布拉格光栅温度灵敏度影响分析

光纤布拉格光栅封装后其温度灵敏度与裸光纤光栅有很大不同,这是因为封装材料的性能参数(包括泊松比,弹性模量,热膨胀系数及封装厚度)与光纤光栅的材料性能参数不一致造成的.理论分析了封装材料性能参数对光纤光栅温度灵敏度的影响.讨论了化学镀镍FBG的温度灵敏度公式,理论分析并用实验证明了镀镍层厚度与温度灵敏度的关系,理论分析得到化学镀层厚度分别为2.315μm、16.655μm、85.255μm的镀镍FBG的温度灵敏度依次为12.840 6 pm/℃、17.9784 pm/℃、20.202 9 pm/℃,实验值依次为12.313 pm/℃、17.1pm/℃、20.024 pm/℃.理论值与实验值基本一致.     

金属化封装光纤光栅传感器超低温特性研究

传统胶封光纤光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)传感器的胶黏剂在超低温环境中存在着板结、与基体间热失配等问题。针对胶封光纤光栅传感器在超低温条件下进行测量的局限性,本文设计一种全金属化封装结构,并采用超声焊接的方法将光纤光栅封装固定于特种铝合金基底表面。在-160～0 ℃环境下,对两支FBG温度传感器的超低温传感特性进行了实验测试。结果表明,该封装形式的FBG传感器的线性度较好,相关系数均在0.99以上。它们的温度灵敏度系数在线性变化区间平均值分别为27.88 pm/℃和26.17 pm/℃,分别是封装前裸光纤光栅的2.75倍和2.58倍左右,提高了温度灵敏度。此金属化封装的FBG温度传感器的工艺简单,易于实现,可用于超低温恶劣环境下的温度测量。     

金属微细管封装光纤Bragg光栅温度传感器的特性研究

设计并实现了一种金属微细管封装的光纤Bragg光栅温度传感器,并通过光矢量分析仪、恒温箱以及拉伸试验机对该温度传感器的光学、温度以及抗拉性能进行了测量。实验结果表明：在－20℃～150℃的温度范围内,其温度灵敏度系数为10．42pm／℃（±0．01pm／℃）、重复度为±1℃、精度为±0.2℃、线性度优于0.9991;可承受拉力大于100N。该封装工艺结构简单,实用性强,满足电力工程环境下的温度测量与监控要求。     

光纤光栅温度传感器增敏封装特性研究

通过利用聚酰亚胺涂覆裸光纤光栅的方法研制了一种增敏型光纤光栅温度传感器,其反射波长的温度敏感系数由曾敏前的10pm/℃提升至40pm/℃。在-40~200℃测试环境中,开展了传感器标定和温度精度测量试验。试验结果表明:利用光纤光栅增敏封装,在高低温环境中采用低精度光纤光栅解调仪,传感器的测温精度由±0.4℃提升至±0.1℃。上述结果显示,采用增敏封装结构能够提升光纤光栅温度传感器的测量精度,减低制作成本。     

基于长周期光栅滤波的光栅解调系统

基于长周期光栅的边缘滤波特性,设计了一种光纤布拉格光栅的传感解调系统,适用于布拉格光栅的静态和动态解调。系统实现了3.5 nm范围内的线性解调,波长灵敏度为0.092 nm-1,波长分辨率可以达到0.01 nm。振动测量中检测信号稳定,测量频率误差在1%以内。针对长周期光栅对温度和弯曲敏感的问题,采用了适当的温度补偿和封装技术,使长周期光栅的温度漂移系数从112 pm/℃下降到45 pm/℃,显著提高了系统的稳定性。     

卫星环境温度监测的光纤光栅传感器研究

针对航天行业太空环境下对卫星内部温度监测的需求,研制了一种直接测量卫星内部温度的光纤光栅温度传感器。通过对传感器的结构进行了优化设计,选择一种新型的封装工艺,解决了温度、应变交叉敏感问题。选取相同封装条件的3个光纤光栅温度传感器进行温度标定。结果表明,在0～60 ℃范围内,光纤光栅温度传感器灵敏度分别为9.26 pm/ ℃、9.60 pm/ ℃、9.47 pm/ ℃,精度为1 pm,温度分辨率达到了0.1 ℃,线性度均达到0.998以上,具有良好的重复性与一致性,可应用于卫星内部温度的实时监测。     

光纤光栅二次涂敷封装温度特性的研究

系统研究了二次涂敷封装方案对光纤光栅（FBG）温度特性的影响。在对裸FBG温度特性进行研究的基础上,建立了FBG二次涂敷封装的双层温度模型,分析了涂敷材料的力学特性参量对涂敷后温度特性的影响。研究结果表明,高杨氏模量、高泊松比、高热膨胀系数以及大涂敷厚度有助于提高涂敷后FBG的温度灵敏度。采用聚合物材料对FBG进行了二次涂敷实验,结果表明,涂敷后的温度灵敏度为66pm／℃,与理论计算数值68．9pm／℃基本吻合,验证了双层涂敷模型计算方法的可行性。     

实时测温系统波长带宽的优化设计

本文在着重讨论系统的测温不确定度及温度分辨力的基础上 ,对其工作波长的带宽进行了优化设计。实验表明 ,采用优化设计的波长带宽之后 ,在测温范围 40 0～ 12 0 0℃内 ,测温不确定度及系统的温度分辨力均符合设计要求。证明了系统波长带宽设计的正确性     

提高霍尔传感器测量精度的方法研究

为了解决霍尔传感器精确测量问题,必须克服温度漂移和零位误差,而这些误差是半导体材料自身特性决定的。针对霍尔传感器固有特性,对误差产生的原因、机理及影响进行了系统分类和逐一分析,表明这些误差是其自身所不能克服的,只有对其影响实施有效遏制才能保证测试的精度。通过对各类误差特点的全面剖析,依据各自的成因和影响,制定了相应的应对措施,针对不同类型的误差类型,提出了具体的电路补偿方案。各种补偿手段简单实用,易于实施,有效控制了温度漂移和零位误差对测试结果的影响,保证了霍尔传感器在较高测试精度要求下仍然能够正常工作,提高了霍尔传感器的环境适应能力。     

高山无人值守机房温控系统改造方案

主要阐述一套高山无人值守广播电视发射机房温控系统的改造方案。方案根据海拔高度与温度变化的关系及高山上昼夜温差大、阴晴天气温度变化大等特点,采用3个温控器分别检测机房内外温度的变化,通过设置合适的上下限温度阈值和温度回差,精准控制空调、排风系统和电热器的开或停,使无人值守机房的温度始终保持在设置的范围内,既提高了设备安全运行的可靠性,又降低了运维成本。     

由DS1820构成的单线多点温度测量系统

介绍新型的单线数字温度计ＤＳ１８２０的特点及其工作原理，给出了它用ＤＳ１８２０构成的单线多点温度测量系统的硬件和软件。在－５５－＋１２５℃测温范围内，与其它各种通用的现场总线分布式测量系统比较，该系统具有很大优势。     

High Temperature Superconductivity in the Past Twenty Years Part 1——Discovery, Material, and Theory

Twenty years after the discovery of hightemperature superconductors （HTSs）, the HTS materials now have been well developed. Meanwhile the mechanism of superconductivity is still one of the topical interests in physics. The achievements made on HTS materials and theories during the last twenty years are reviewed comprehensively in this paper.     

基于比率测量的CMOS高温温度传感器设计

针对在高温环境下温度传感器的测量性能降低问题,提出了一种在能够25℃~ 225℃的温度范围内运行,基于比率测量的高性能带隙温度传感器。该温度传感器使用简单的时域体系结构,将自动调零的偏移消除与偏移消除进行合并提高性能,然后通过在数字处理模块实现的映射函数,将得到的比率转换成比率输出,从而消除对带隙基准（BGR）的需要,提高了高温条件下的精确性。传感器使用CMOS工艺组装而成,芯片面积为0.41 mm2。在室温下使用现场可编程门阵列(FPGA)进行实验测试,结果显示该传感器在最差情况下的错误仅为+1.6 ℃/?1.5 ℃,并且当电源为4.5V时,传感器仅消耗20μA的电流。     

基于叠加型的温度补偿电流源的设计

提出了一个新型电流叠加型的温度补偿电流源的设计,通过新增加一条电流支路,对温度特性进行优化,使用简单的结构,达到了很好的温度特性和电源电压调整率。使用XFAB公司的0.6μm CMOS工艺模型,Cadence模拟验证结果表明,在-40~135℃范围内,温度系数为16ppm/℃;电源电压抑制比为77.2dB。该方案已经应用于AC/DC转换器芯片。     

基于单片机和DS18B20的温度采集和分析系统

介绍了一种温度采集、分析系统,实现了对所测温度采样,存储于数据库并进行相关分析的功能。通过80C51单片机和DS18B20温度传感器,以PC端的SQL Server 2008作为数据库,Matlab作为分析工具,利用串口、ADO组件、MATALB引擎完成相关功能。经测试,该系统可完成从温度采集到分析的一系列活动,可用于一般场合对温度的采集、分析工作。     

基于BJT特性的数字温度传感器发展现状及趋势

随着工业物联网趋向数字化、智能化和集成化发展,控制系统需要感知的物理量规模和复杂度都迅速提升。其中数字温度传感器能直接将温度信息转换为数字信号,具有低成本、低功耗、面积小、数字输出等多种优点,可以实时监测系统温度数据,并与反馈机制协同进行反馈调节,目前已经得到广泛应用。在各类数字温度传感器中,基于CMOS工艺寄生三极管(BJT)感温的数字温度传感器在制造工艺上更容易实现,且具有高稳定性和高精度,是工业界产品首选方案。聚焦基于BJT特性实现感温的数字温度传感器,从学术研究成果、工业产品两方面总结其技术路线、发展现状和趋势,为后续温度传感器研究提供参考。     

基于红外图像的装备车辆温度场模型

通过对红外辐射特性的理论分析和实验测试,提出了一种基于红外图像计算装备车辆温度场模型的方法。首先通过红外热像仪拍摄特定时刻的装备车辆特定部位的红外图像,并获取温度参数,然后通过温度-辐射度、辐射度-温度两个演算步骤,即可求出任意情况下装备车辆特定部位的温度。最后,计算仿真实验表明,采用本文方法的计算结果与红外热像仪测量结果相吻合,且精度较高,并且该方法也可以用于任何目标的红外辐射特性。