光纤温度传感器输出特性研究重点.doc

光纤温度传感器输出特性研究重点
光纤温度传感器输出特性研究重点
光纤温度传感器输出特性研究重点
第36卷第2期2007年2月光子学报

February2007
Tel:02984786547Email:xi光介质.
由传感器原理分析可知,选择光源的发光光谱必须覆盖GaAs的吸收波长的变化范围,并有一定的谱宽,因此选用在这一波长范围内的发光二极管[4](LED作为传感器光源[5].
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光探测器的光谱响应度的选择要与发光光源的峰值波长相对应,最好使其峰值响应波长等于光源的峰值波长,[6]作为光电探测器,其放大功能可减少一级前置放大电路,从而简化电路,缩小设备的体积,提高系统的可靠性.
实验结果
本温度传感器系统用于对环境温度的测量,由于当GaAs晶片的温度在 -20℃
~85℃范围内变化时,其吸收波长在854~884nm之间,选择的光源必须要求覆盖GaAs的吸收波长的变化范围,,(IR850、IR880、IR940作光源的光纤温度传感器系统的输出随温度变化曲线[7].
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IR850发光二极管的峰值波长为836nm,,-20℃~85℃范
围内变化时,GaAs的吸收波长在 854~884nm之间,光源发出的光几乎无法通
,使用峰值波长小于840nm的发光二极管作为传感器光源,系统的输出太小,灵敏度很低.
2IR880温度特性
IR880发光二极管的峰值波长为 900nm,半谱宽度约为42nm;将IR880
,3.
图3 IR880输出信号随温度变化曲线 IR880′srelativeoutputpoweras
functionoftemperature
可见此时传感器系统在温度测量范围内有良好的响应,
测量灵敏度较高 .图4是将图3中的输出随温度
图4 IR880归一化灵敏度随温度变化曲线
IR880′snormalizedsensitivityasnctionfuoftemperature
变化曲线求导并归一化后得到的,反映了该温度传感器系统的灵敏度随温度的变化关系,从图中可看出在环境温度测量中系统灵敏度较高,在39℃
IR940发光二极管的峰值波长为 950nm,半谱
,传感器系统的输出随温度的变化曲
线,从图中可以看出,在实验误差范围内,,GaAs材料的透过率在920nm附近已接近饱和,,测
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,可将该发光二极管作为参考光路的光源设计双波长补
偿
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卷
图5 IR940输出信号随温度变化曲线
IR940′srelativeoutputpowerasfunctionof
系统,
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,
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干扰性能和稳定性较差 ,
半导体光吸收式光纤温度传感器中的参考光路的光源均采用峰值波长为1300nm的发光二极管[829],此时接收系统使用的光电探测器必须对900nm和1300nm都具有良好的响应,才能有效地消除误差,,接收系统用一般的Si光电三极管就可以同时对信号光和参考光进行探测,从而提高系统的抗干扰能力和稳定性.
结论