聚合物封装的高灵敏度光纤光栅温度传感器及其低温特性

介绍了一种新型的光纤光栅温度传感器。这种光纤光栅温度传感器使用了特殊的工艺将光纤布拉格光栅封装于一种热膨胀系数较大的有机聚合物基底中 ,使得传感器的温度灵敏性比裸光纤光栅提高了 12 .3倍 ,其温度灵敏度系数KT 达到 82 .6 9× 10 -6/℃。在 - 80～ 0℃的低温度范围内 ,对这种新型光纤光栅温度传感器的反射谱进行了测量。研究了这种新型光纤光栅温度传感器的低温特性 ,并与裸光纤光栅和铝基封装的光纤光栅进行了比较 ,结果表明这种新型的光纤光栅温度传感器具有很好的低温响应特性。     

谱带吸收式光纤温度传感器

本文提出了一种新颖的半导体谱带吸收式光纤温度传感器系统结构.分析了半导体谱带吸收式光纤温度传感器的原理,推导了其数学模型.该传感器用反射式传感结构,以砷化镓半导体材料作为温度敏感元件,并利用除法器消除了传感器光源的波动及光纤的连接损耗,使传感器具有结构简单、抗环境干扰、高可靠性特点.文中对传感器的整个系统进行了设计和分析,并进行了实验测试,实验结果显示:该传感器在－20～110℃的温度范围内有1℃的测量精确度,并且温度从110℃降到15℃时的时间响应为25s.     

查理定律实验的改进

针对教材中利用DIS系统研究气体实验定律的不足,对实验装置进行了改进,将温度传感器插入锥形瓶中,直接测量了气体的温度,减小了实验误差,同时利用Multilab软件对温度传感器和压强传感器采集的数据进行描点拟合,提高了精确度,节省了时间.     

FBG温度传感器响应时间滞后性的研究

从理论上分析了光纤光栅(FBG)温度传感器反射波长的中心位置漂移时间响应关系式,讨论了材料、热交换系数和外包材料等因素对FBG温度时间响应速度的影响。分别对裸光纤光栅在介质中的温度时间响应特性和外包材料中光纤光栅的温度时间响应特性进行了实验验证。通过实验证明,FBG传感器反射波长中心位置漂移滞后性与光纤材料、光纤表面积、表面换热系数h有很大的关系。h越大,反射波长中心位置漂移滞后时间越短,其变化规律符合理论分析结果。     

1.66μm和1.55μm光源对长距离光纤拉曼温度传感器测量时间影响的理论对比

通过理论分析,在综合考虑长距离光纤拉曼温度传感器中各光学器件波长相关特性的基础上,比较了1.66 μm和1.55 μm光源对传感器测量时间的影响.计算结果表明,由于各光学器件在1.5 μm波段的高性能和最大允许入纤脉冲峰值功率的增加,采用1.66μm光源的光纤拉曼温度传感器,最高可获得约1.94倍的背向反斯托克斯信号.在相同空间分辨率和温度分辨率的情况下,测量时间可以降低约3/4.     

研究铜棒与液氮之间的热传输过程

以铜棒作为传热介质,测量液氮的汽化热.搭载温度传感器,同步测量铜棒内温度和液氮质量随时间的变化,根据液氮质量变化率分析铜棒与液氮之间的热传输过程.     

1.66 μm和 1.55 μm光源对长距离光纤拉曼温度传感器测量时间影响的理论对比

通过理论分析,在综合考虑长距离光纤拉曼温度传感器中各光学器件波长相关特性的基础上,比较了1.66 μm和1.55 μm光源对传感器测量时间的影响.计算结果表明,由于各光学器件在1.5 μm波段的高性能和最大允许入纤脉冲峰值功率的增加,采用1.66 μm光源的光纤拉曼温度传感器,最高可获得约1.94倍的背向反斯托克斯信号.在相同空间分辨率和温度分辨率的情况下,测量时间可以降低约3/4.     

基于黑体辐射感温薄膜的瞬态高温传感器的设计

针对瞬态高温的测量难题,采用辐射式测温技术和接触式测温技术有机结合的方法,设计了由黑体辐射温度敏感体、圆柱状高强度金属外壳以及壳内信号调理电路构成的瞬态高温测量装置。通过对感温薄膜特殊材料的恰当选取以及整体结构的合理设计,并利用ANSYS软件对其黑体感温薄膜进行了瞬态高温热传导分析。分析表明,施加的温度载荷为2 000 ℃、2 500 ℃、3 000 ℃时,此温度传感器响应时间分别为487.001 s、545.001 s、590.001 s,能够克服传统瞬态温度传感器体积大、响应慢、安装不方便以及易受恶劣环境因素影响等不足,在测温技术领域具有良好的应用价值。     

用于气象观测的阵列式温度传感器流体动力学分析与实验研究

传统百叶箱和防辐射罩内部的温度传感器受到太阳辐射会导致其温度高于大气真实温度, 升温量可达0.8 K甚至更高. 为提高大气温度观测精度, 本文设计了一种阵列式温度传感器. 利用计算流体动力学方法分析计算该传感器在不同环境条件下的辐射升温量, 采用遗传算法对计算结果进行拟合, 获得辐射升温量修正方程. 为验证阵列式温度传感器的实际性能, 研制了强制通风温度测量平台. 将阵列式温度传感器、配有传统防辐射罩的温度传感器和强制通风温度测量平台置于相同环境下, 进行大气温度观测比对实验. 配有传统防辐射罩的温度传感器辐射升温量平均值为0.409 K; 与前者相比, 阵列式温度传感器的辐射升温量仅为0.027 K. 这种阵列式温度传感器可将辐射升温引起的误差降低约93%. 辐射升温量实验测量值与修正方程修正值之间的平均偏移量为0.0174 K, 均方根误差为0.0215 K, 该结果验证了计算流体动力学方法与遗传算法的准确性. 如果配合计算流体动力学方法与遗传算法, 温度测量精度有进一步提高的潜力.     

光纤Sagnac温度传感器

介绍了一种新型的基于光纤Sagnac干涉仪的高精度光纤温度传感器———光纤Sagnac温度传感器。讨论了此传感器的测温原理,推导了被测温度与传感器输出之间的关系,设计并调测了一个具体传感器系统。实验结果表明,此温度传感器具有很高的精度和大的测量范围。