Ammatillinen tieto

Kuituoptisen lämpötila-anturin kehittäminen ja soveltaminen

2021-04-09
Kaikki luonnossa liittyy läheisesti lämpötilaan. Koska Galileo keksi lämpömittarin, ihmiset alkoivat käyttää lämpötilaa mittaamiseen.
Lämpötila-anturit ovat aikaisimmin kehitettyjä ja eniten käytettyjä antureita. Mutta anturin, joka todella muuttaa lämpötilan sähköiseksi signaaliksi, keksi saksalainen fyysikko Saibei, myöhempi termoelementtianturi. 50 vuoden jälkeen Siemens Saksassa keksi platinavastuksen lämpömittarin. Tämä vuosisata on puolijohdetekniikan tuella kehittänyt erilaisia ​​lämpötila-antureita, mukaan lukien puolijohde-termoelementtianturit. Vastaavasti aaltojen ja aineen välisen vuorovaikutuslain perusteella on kehitetty akustisia lämpötila-antureita, infrapuna-antureita ja mikroaaltotunnistimia.
Optisen kuidun tulon jälkeen 1970-luvulla, lasertekniikan kehittyessä, optisella kuidulla on osoitettu olevan useita etuja teoriassa ja käytännössä. Myös optisen kuidun soveltamiseen tunnistustekniikassa on kiinnitetty yhä enemmän huomiota. Tieteen ja tekniikan kehittyessä on syntynyt monia kuituoptisia lämpötila-antureita, ja odotetaan, että uuden teknologisen vallankumouksen aallossa kuituoptisia lämpötila-antureita käytetään laajasti ja niillä on enemmän rooleja.
Kuituoptisen lämpötila-anturin toimintaperiaate on, että valonlähteen valo lähetetään modulaattoriin optisen kuidun kautta, ja mitattavan parametrin lämpötila on vuorovaikutuksessa modulaatiovyöhykkeelle tulevan valon kanssa aiheuttaen optisten ominaisuuksien valo (kuten valon voimakkuus ja aallonpituus). Taajuuden, vaiheen jne. Muutos, jota kutsutaan moduloiduksi signaalivaloksi. Sen jälkeen kun se on lähetetty fotodetektoriin optisen kuidun kautta, demodulaation jälkeen saadaan mitatut parametrit.
Valokuitulämpötila-antureita on monenlaisia, jotka voidaan jakaa toiminnallisiin ja lähetystyyppeihin niiden toimintaperiaatteiden mukaan. Toiminnallinen optisen kuidun lämpötila-anturi mittaa lämpötilaa käyttämällä optisen kuidun erilaisia ​​ominaisuuksia (vaihe, polarisaatio, intensiteetti jne.) Lämpötilan funktiona. Vaikka näillä antureilla on läpäisyn ja aistin ominaisuudet, ne lisäävät myös herkkyyttä ja herkistymistä.
Lähetystyyppisen kuidun lämpötila-anturin kuitu toimii vain optisena signaalin lähetyksenä lämpötilan mittausalueen monimutkaisen ympäristön välttämiseksi. Mitattavan kohteen modulointitoiminto toteutetaan muiden fysikaalisten ominaisuuksien herkkien komponenttien avulla. Tällaisilla antureilla on optisten kuitujen läsnäolon vuoksi optisen kytkentäongelmia anturipään kanssa, ne lisäävät järjestelmän monimutkaisuutta ja ovat herkkiä häiriöille, kuten mekaaniselle tärinälle.
On kehitetty erilaisia ​​kuituoptisia lämpötila-antureita.
Seuraava on lyhyt esittely useiden suurten kuituoptisten lämpötila-antureiden tutkimustilasta. Niitä ovat kuituoptiset häiriöanturit, puolijohde-absorptiokuitujen lämpötila-anturit ja kuituhiilen lämpötila-anturit.
Perustamisestaan ​​lähtien kuituoptisia lämpötila-antureita on käytetty voimajärjestelmissä, rakentamisessa, kemianteollisuudessa, ilmailu-, lääketieteellisessä ja merenkulun kehityksessä, ja ne ovat saavuttaneet suuren määrän luotettavia sovellustuloksia. Sen soveltaminen on ala, joka on nousussa ja jolla on hyvin laaja kehitysnäkymä. Toistaiseksi on tehty monia asiaan liittyviä tutkimuksia kotimaassa ja ulkomailla, vaikka herkkyys, mittausalue ja resoluutio ovatkin kehittyneet suuresti, mutta uskon, että tutkimuksen syventämisen myötä tulee olemaan enemmän ja enemmän enemmän tarkkuutta, yksinkertaisempi rakenne, edullisemmat, käytännöllisemmät ratkaisut ja edistävät edelleen lämpötila-antureiden kehittämistä.