与传统的电子温度传感器相比,光纤网络温度传感器(FBG)具有灵敏度高,体积小,恒温阀芯抗电磁干扰能力强和因此,光纤温度传感器已广泛应用于各个行业。来越受到青睐。将布拉格光纤光栅温度传感器(FBG)用于土木工程结构时,经常会遇到两个工程问题:一个是传感器本身的电阻,另一个是传感器本身的电阻。度响应时间。果高阻封装肯定会增加外壳的厚度,这将影响传感器的温度响应速度;如果要缩短温度响应时间,则必须减小封装外壳的厚度,但这会导致传感器的保护力降低。此,本文将重点分析和讨论该传感器的设计技术,以便为将来的实际工程应用以及施工和维护工作提供参考。者设计的这种快速响应温度传感器的技术要点是解决工程应用中光纤网络温度传感器(FBG)的保护强度和快速温度响应问题。FBG(光纤布拉格光栅)的基本原理是一种反射型,它利用掺杂光纤的光波引起的折射率变化特性,并使用诸如紫外线光刻的特殊工艺来永久改变纤维芯的折射率。源光纤设备,如果入射光波的波长与之相对应,则光波将被反射,其余的光波将通过网络传输。种现象最早是由威廉·布拉格(William Bragg)发现的,因此该网络以他的名字命名,反射条件称为布拉格条件。宽带光波通过光纤网络时,它会强烈反射满足布拉格条件的入射光波,并沿着原始传输光纤返回,而波长为剩余的波可以无损失地通过。去传输的剩余波长的光波可以继续传输到具有不同中心波长的光纤网络的其他网络,从而实现多个传感器的波分复用,从而光纤网络和准分布式措施的应用。可以将光纤连接到具有不同波长的多个传感器以形成分布式定位测量系统,这很容易形成大规模的安全监视网络。中λB是反射波长,neff是光纤网络的有效折射率,而Λ是网络的周期。所测量的用于光纤网络的物理量(例如温度)发生变化时,这将导致上式中的neff和Λ发生变化,这将导致网络的反射波长λB发生变化。
维。样,如果反向检测到λB的变化,则也可以获得测量的物理量的变化。外,纤维网络的中心波长的变化与被测物的温度的变化成线性关系。据该特性,可以将光纤网络转换为温度传感器。传统的电子温度传感器相比,光纤网络温度传感器(FBG)具有不可替代的优势:抗电磁干扰和电绝缘,安全;高灵敏度体积小;结构简单,易于使用;易于重用。于这些优点,FBG技术的光纤网络温度传感器具有广阔的应用前景,并且可以在土木工程,桥梁中实时,安全地进行温度监测。海上石油和航空平台以及其他工程应用。了解决光纤温度传感器的强度和响应时间,笔者谈到以下三点:(1)利用仿真和评估计算来验证快速响应温度传感器的可行性。于FBG技术; (2)制造快速响应温度传感器,具体呈现其相关装配部件的特性; (3)测试验证。
过一系列相关实验,获得了理论数据,可作为进一步实际应用的基础。据项目要求,光纤温度传感器在实际工程现场的应用必须具有牢固的保护;同时,它还必须响应环境温度不超过200 ms的响应时间。了获得这个重要的快速响应时间参数,初步计划确定该温度传感器的中心组件使用外径为0.6的不锈钢毛细管作为温度探头外壳。据有限元软件仿真分析,我们可以看到在长度仅为15 mm的区域中,温度梯度几乎没有变化,也就是说,响应是一致的,并且导热非常快。度响应时间是温度传感器测试温度变化所花费的时间,即温度传感器达到步进变化的指定百分比时所花费的时间。度分阶段变化,通常以τ表示。于RTD铂电阻传感器标准,它符合IST ATP_E2.1.5创新检测技术的要求。正的测试是使用温度传感器来测量温度变化,持续时间为63%。试了镀金网络和裸网络。据对实验数据的分析,由于将传感器放在人手恒温的水箱中,因此传感器的进入时间和水的进入深度不一致。上未包装的结构以及水箱中水流因素的影响,光纤敏感组件引起的温度波动是不同的。上所述,为测试裸网温度下的响应时间,不包括设备的采集频率和设备系统的误差,基本上可以计算出外部盒的结构会影响响应时间的长短,但是外壳结构合理,并且使用合适的光纤传感器解调设备可以缩短温度响应时间,并且不会超过200 ms。过模拟计算的分析和评估测试的验证,作者最终采用了空的不锈钢毛细管,外径为¢ 0.6 mm,内径为0.4 mm作为内包装壳。
了增加传感器外壳的保护电阻,在不锈钢毛细管的外部安装了一个保护外壳腔组件,同时不影响响应时间在传感器温度下,保护外壳腔体的中央采用中空设计。如,在壳体的中间设计诸如长方孔的图案,这有助于导热,缩短了温度响应时间并提高了响应速度。余详细的传感器制造过程与传统的光纤网络温度(FBG)制造过程相同,因此在此不再详细描述。批快速响应的光纤温度传感器在测试台上分组,然后连接到光纤传感器的解调设备,并逐一映射到光纤通道。后,收集并实时存储30℃,50℃和80℃这三个温度测试点的温度响应时间。过计算和分析,一组6个快速响应温度传感器的温度响应时间测试数据表明,该快速响应温度传感器基于FBG技术的温度响应时间值不超过200毫秒,符合项目的原始设计要求。于光纤快速响应温度传感器外壳的包装管的加厚部分,可以保证对光纤温度传感器基本组件和包装结构的牢固保护。壳简单紧凑,特别是该部固定螺栓的设计方法在工程应用现场安装更为实用,提高了工程安装的牢固性。文介绍了基于FBG的作者,他基于光纤布拉格光栅温度传感器的现有处理技术来优化此快速响应光纤温度传感器的设计。方面,作者已经在实际工程应用中解决了这种光纤温度传感器。期有效的保护力。一方面,作者解决了光纤温度传感器的温度响应时间,并在测试的环境温度下大大提高了光纤温度传感器的快速响应速度。
而言之,执行快速,实时和动态温度监控非常重要,同时对温度传感器提供有效的长期保护,以确保传感器的连续使用光纤温度传感器。
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