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光纤温度传感器的研究
毕业生：夏正娜
指导老师：王兆民孟瑜
摘要：光纤温度传感器是20世纪70年代发展起来的一种新型传感器，与传统的温度传感器相比，它具有灵敏度高、体积小、质量轻、易弯曲、抗电磁干扰等优点；特别适用于易爆、易燃、腐蚀性强等苛刻环境下的温度检测。因此，光纤温度传感器得到迅速发展。
本文根据双光束干涉原理，自行构成了一个干涉型光纤温度传感器，观察干涉图样，对其进行了实验研究，阐述了它的原理，实验步骤，将得到的数据进行了分析处理，验证了本实验测量温度的可行性，并对实验装置进行了改造。
关键词：光导纤维光纤温度传感器干涉原理干涉型光纤温度传感器
Abstract：Opticalfibertemperaturesensorisanewdevelopedtypeofsensorinthe70softheTwentiethCentury.Comparedwiththetraditionaltemperaturesensors，itownsalotofadvantages，suchashighersensitivity，smallervolume，slightermess，easiertobendandstrongercapacityofShieldingtheelectro-magneticinterference.Particularly，itcanbeappliedtodetectthetemperatureoftheexplosive，flammableandcorrosivemattersinharshenvironment.Therefore,opticalfibersensordevelopedrapidlyinrecentyears.
Thispaperbasesontheinterferenceprinciple,itconstructainterferenceopticalfibertemperaturesensor.Observingtheinterferencefringe,analyzingtheexperimentresult,detailingitsprincipleandexperimentsteps,thenIcangetsomedatatodealwiththedata.Thedatacopesthetheoryperfectly.Atlast,Iproposesomeadvicestoimprovethisexperiment.
Keyword：OpticalfiberOpticalfibertemperaturesensor
Interferenceprincipleinterferenceopticalfibertemperaturesensor.
1.引言
温度是度量物理冷热程度的物理量，许多物理现象和化学现象都是在一定的温度下进行的。温度是作为衡量客观物质世界运动及其存在状态的一个重要物理量，温度信息的获得，可以使人们能够更好地掌握客观世界的内在规律。随着科学技术的发展，各个领域对测温元件的性能和效率提出了越来越高的要求，特别是工业、医学、电力等领域，在有强电磁干扰或易燃易爆的场合下，传统温度传感器便受到很大的限制。
光纤传感器是上世纪70年代中期发展起来的一种新型的传感器，是光纤和光纤通信技术发展的产物。由于光纤具有体积小、重量轻、电绝缘性好、柔性弯曲、耐腐蚀、灵敏度高等特点，能完成传统的传感器很难完成或者不能完成的任务。光纤传感技术用于温度测量，除了具有以上特点外，与传统的温度测量仪器相比，还具有响应快、频带宽、防爆、抗电磁干扰等优点，因此，光纤温度传感器是光纤传感器发展的一个重要分支。
光纤温度传感器按被测信号转换机理的不同分为两类：
1.利用利用光纤的各种特性（位相、波长、强度等）随温度的特点进行温度测定，它具有传感合一的特点，信息的获取和传输都在光纤之中，属于功能型光纤温度传感器。
2．使用其他物理性质的敏感元件来对待待测对象的调制功能，光纤只作为信号的传输通道，来避开测温区域的复杂环境，属于传输型光纤温度传感器。
干涉型光纤温度传感器属于相位调制式功能型光纤温度传感器，它是利用两束光产生相位差并导致干涉现象来测量温度，主要应用于精密测温的领域。而干涉型光纤温度传感器以全光纤、灵敏度高、能实现多路传感以及传感量大等优点，在光纤温度传感器中占有十分重要的地位。
2.干涉型光纤温度传感器
2.1干涉型光纤温度传感器的基本原理
在光纤中传播的光的相位由以下3个因素决定[1]：①光纤波导的物理长度；②光纤折射率及其分布；③光纤波导的横向几何尺寸。温度能直接改变上述三个因素的参数，产生相位变化。光纤长L，对波长λ的光波以光纤入口平面为基准测得的相位为
(3.1)
式中λ0为真空中的