光纖感測技術是伴隨著光導纖維和光纖通信技術發展的一種新的感測技術。是20世紀70年代中期以來國際上發展最快的高科技套用技術。光纖感測技術目前市面上主要分為兩種，一種是以光纖直接作為感測器，另一種是以光柵為基礎的感測器。光纖感測器（FOS FIBER OPTICAL SENSOR）與以電為基礎的感測器有本質區別。光纖感測器用光作為敏感信息的載體，用光纖作為傳遞敏感信息的媒質。以其獨有的特質而得以廣泛套用。
基本介紹
- 中文名：光纖測溫
- 外文名：Optical fiber temperature measurement
- 技術類別：感測技術
主要功能,基本特點,套用領域,主要分類,選購方法,
主要功能
光纖測溫技術是近年才發展起來的新技術，並已逐漸顯露出某些優異特性。可是，正像其他新技術一樣，光纖測溫技術並不是萬能的，它不是用來代替傳統方法，而是對傳統測溫方法的補充與提高。充分發揮它的特長，就能創造出新的測溫方案與技術套用的場合，如下所述：
強電磁場下的溫度測量。高頻與微波加熱方法受到人們重視，正在向如下領域逐漸擴展：金屬的高頻熔煉、焊接與淬火、橡膠的硫化、木材與織物的烘乾以及製藥、化工，甚至家庭烹調等。光纖測溫技術在這些領域中有著絕對優勢，因為它既無導電部分引起的附加升溫，又不受電磁場的干擾。
高壓電器的溫度測量。最典型的套用是高壓變壓器繞阻熱點的溫度測量。英國電能研究中心從20世紀70年代中期就開始潛心研究這一課題，起初是為了故障診斷與預報，後來又用於計算機電能管理的套用，轉入了安全過載運行，使系統處於最佳功率分配狀態。另一類套用的場合是各種高壓裝置，如發電機、高壓開關、過載保護裝置，甚至架空電力線和地下電纜等。
易燃易爆物的生產過程與設備的溫度測量。光纖感測器在本質上是防火防爆器件，它不需要採用隔爆措施，十分安全可靠。與電學感測器相比，既能降低成本又能提高靈敏度。例如，大型化工廠的反應罐工作在高溫高壓狀態，反應罐表面溫度特性的實時監測可確保其正確工作，將光纖沿反應罐表面鋪設成感溫格線，這樣任何熱點都能被監控，可有效地預防事故發生。
高溫介質的溫度測量。在冶金工業中，當溫度高於1300℃或1700℃時，或者溫度雖不高但使用條件惡劣時，尚存在許多測溫難題。充分發揮光纖測溫技術的優勢，其中有些難題可望得到解決。例如，鋼液、鐵液及相關設備的連續測溫問題，高爐爐體的溫度分布等，有關這類研究國內外都正在進行之中。
橋樑安全檢測。國內在大橋安全檢測項目中，採用了光纖光柵感測器，檢測大橋在各種情況下的應力應變和溫度變化情況。在大橋選定的端面上布設了8個光纖光柵應變感測器和4個光纖光柵溫度感測器，其中8個光纖光柵應變感測器串接為1路，4個溫度感測器串接為1路，然後由光纖傳輸到橋管所，實現大橋的集中管理。從測試結果來看，光纖光柵感測器所取得的測試數據與預期結果一致。
鋼液澆鑄檢測。連鑄機在澆鑄時，為防止鋼液被氧化、提高質量，希望鋼液在與空氣完全隔絕的狀態下，從大包流到中間包。但實際上，在大包澆鑄完時，是由操作員目視判斷渣是否流出，因而在大包澆鑄結束前5~10分鐘之間，密閉狀態已破壞。為了防止鑄坯質量劣化及錯誤判斷漏渣，研製出光纖漏渣檢測裝置。
基本特點
1、不受電磁干擾，耐腐蝕
2、無源實時監測、電絕緣、防爆性好
3、體積小，重量輕，可繞曲
4、靈敏度高，使用壽命長
5、傳輸距離遠，維護方便
套用領域
通常根據光纖感測器的特點有以下幾種理由：
1、電磁/射頻環境，傳統的測溫方法受到嚴重干擾無法正常工作;
2、對精度、靈敏度，或者壽命、穩定/可靠性等有特別高的要求;
3、安裝環境狹小，對感測器尺寸有特殊要求;
4、易燃易爆、腐蝕環境，對安全性/耐腐蝕性有特殊要求。
5、雷擊，野外等惡劣環境中。
6、測試現場能源供應不方便的地方
主要分類
光纖測溫感測器的分類
1、相位調製型光纖溫度感測器，如馬赫-澤德爾mz干涉儀，fp法布里珀羅干涉儀，光纖光柵溫度感測器另外還有幅度調製型，如微彎損耗調製偏振調製型等：雙元液晶測溫
2、熱輻射光纖溫度感測器，利用光纖內產生的熱輻射來感測溫度，它是以光纖纖芯中的熱點本身所產生的黑體輻射現象為基礎的。如藍寶石光纖溫度感測器
3、傳光型光纖溫度感測器，利用光纖作為傳輸測量信號的感測器。敏感元件不是光纖。如半導體光吸收感測器，螢光光纖溫度感測器，熱色效應光纖溫度感測器，
光纖非線性測溫：拉曼效應 ROTDR 布里淵效應BOTDR
目前具備商業化套用的有：rotdr測溫，光纖光柵測溫，fp光纖測溫，螢光光纖測溫，黑體輻射光纖測溫以及各種傳光型光纖測溫。
選購方法
光纖測溫感測器的選擇
光纖感測系統通常是由探頭、傳輸光纖和信號解調器三個部分組成的，選擇光纖感測產品時，您要考慮以下。
確定了適用性以後，您就可以開始進行光纖感測器產品的選擇了
1、根據您需要測量點數的多少，來確定採用“分散式”或者“單點式”感測器，這涉及到單點成本、總成本問題，以及安裝布局的問題：
通常測量點少於20個時，採用“單點式”，如螢光式感測器;fp，以及半導體吸收方式的
當測量點多於30個時，通常採用“分散式”，如光纖光柵式感測器等。
當測量空間屬於線形測量區域的，測點多距離長時採用分散式拉曼測溫，測點少可考慮fbg方式。
2、測量溫度範圍：
通常感測器測溫範圍分4段：-40℃-+80℃;普通環境測量範圍，各種感測器均可採用
-40℃-+250℃;電氣等高溫工業環境測量，各種感測器均可採用
-40C-+400℃;高溫環境，此類環境的感測器必須特殊處理，普通光纖感測器一般不滿足此類測試要求。傳輸光纖必須採用如聚醯亞胺類的耐高溫材料。
+20C-+60℃(醫學)。
3、對精度和解析度的要求：
通常測溫精度分五等：±0.05℃;高精度的一般有fp，螢光，半導體吸收，增敏後的fbg
±0.1℃;fbg的測試精度
±0.3℃;fbg的測試精度
±0.5℃;高精度的拉曼測溫
±1℃。拉曼測溫
4、探頭的工作類型，常見的工作類型有：浸入埋入型、接觸型和醫用型，線形分散式測量。
浸入型感測器可以用於測量固體、液體和氣體的溫度。如工業用液體槽的測溫。浸入型感測器經過特殊處理，光纖的強度和韌性都很強， 可以抵禦液體槽中的化學腐蝕，另此類感測器可植入被測物體內部。接觸型感測器專門測量物體表面的溫度，如乾式變壓器、高壓開關櫃 、高壓母線等高壓設備的溫度監控。醫用型感測器是特別為生命科學測量設計，探頭小而細，配合專用的解調器可以達到很快的回響速度 和非常高的精度。線形測量中整個光纖即作為傳輸介質亦作為感應部分，詳情參見博文中的分散式溫度測量。
5、對探頭尺寸及光纖長度的選擇：
用戶需要根據測量對象及環境的的要求，來選擇探頭尺寸(直徑)及光纖長度。
探頭直徑通常有:<0.5mm;0.5-1mm;2.3mm;3.2mm等，標準光纖長度為2M，用戶可以根據需要來定製探頭光纖長度和光纖延長線長度。同時還可以根據套用環境，選擇光纖及光纖連線器的類型：光纖的外層材質一般有特氟龍、聚醯亞胺、PVC等;光纖連線器的類型有：普通、水密、氣密，連線類型有：FC、SC、ST、SMA;STMA;HFBR等。
6、對數據採樣頻率的要求：
光纖感測器測溫系統的採樣頻率通常分：<=10Hz;20Hz;1kHz
7、對傳輸探測光纜的選擇
探測傳輸光纜採用的是單模或者多模光纖。多模光纖選擇50/125μm或62.5/125μm的兩種光纖。單模光纖為普通的smf-128.探測光纜本身 就是感測器，通過它可以測得沿光纜所有點的溫度分布情況。探測光纜要求必須具有很好的熱傳導特性，同時可以在惡劣環境中長期生存 和工作。傳輸光纜的要求就是必須適應傳輸線路內的環境，另外光纜需考慮的問題就是測試需要的光纜芯數。
探測光纜主要包括：探測火災用，埋入型，測井等等，火災探測必須採用阻燃材料的外護套，埋入型要考慮光纖的外保護。高溫型光纖塗 覆需採用耐溫材料，測井要考慮外護層的抗氫性能。
8、對信號輸出接口的選擇：
信號輸出分為模擬輸出和數字輸出。模擬輸出有：0-5V/10V電壓輸出和4-20mA電流輸出兩種，數字輸出有：RS-232;RS-485;USB；乙太網等。
9、對安裝形式的選擇：
信號解調器通常有：手持攜帶型和固定式、帶否顯示器等形式，固定式產品有工業標準DIN滑軌安裝、PCB板、普通台式及標準工業機櫃式等。攜帶型解調器器可以隨處記錄測量數據，並將數據記錄在內部存儲介質上，在方便時再將數據回傳到計算設備上。
探頭安裝方式通常有：埋入，植入、膠帶捆綁、卡子固定、螺紋固定、膠粘等形式。
10、對價位的選擇
目前雖然各類光纖感測器還屬於高新技術產品，但是價位已經有了很大降低普遍較高，用戶通常需要在產品性能/功能與價格之間進行抉擇。選擇最佳性價比的產品。
