光纤温度传感器的工作原理是什么

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精选答案

光纤光栅温度传感器可以说神通广大。首先我解释一下光纤光栅传感器的原理。

光纤光栅这个名字有很强的迷惑性，在光纤中写入光栅的原理是，将激光的干涉条纹垂直照射到一段光纤上，以干涉条纹为周期改变光纤材料的性质，这个叫做激光改性，使得光纤中沿轴向产生周期性折射率变化，相应的就有了周期性的反射面。

参照增反膜的效果，如果这一周期等于某一波长的二分之一，那么该波长的光反射后将增强，而其他波长的返回光将抵消，最终的结果是该波长的光全部返回，其他波长的光继续前进。

用宽频激光或者白光照进光纤，根据布拉格公式，光纤光栅返回哪一波长的光和栅距有关，当温度变化时，光纤也会有热胀冷缩效应，栅距哪怕产生很微小的变化，都会影响到它返回的光波长。

光波返回之后，要怎么分辨它呢？

不是用笨重昂贵的光谱仪，有一个非常巧妙的工具叫做法布里珀罗干涉腔（这个腔的原理不再解释，全世界只有两家企业能生产，国内唯一一家生产这种腔的企业是武汉理工光科股份，董事长是姜德生院士），这个腔允许特定波长的光通过并产生干涉圆环，而且不同波长的光产生的干涉圆环半径不同，分辨率可以达到纳米以下好几个小数点，这样用一个条状CCD就能检测出是哪一波长的光返回了，对应地也就知道了传感器所在位置的温度。

分布式光纤光栅温度传感器可以一次测量几万个点的温度。说完了原理，估计你都被人类的智慧震撼了。光纤传感的优点是，传输距离可以长达数百公里、响应速度快、不受环境影响、抗干扰能力强（不受电磁影响）。

电的弱点在于，传输距离受到电路衰减的限制，传输距离有限，响应速度较慢、容易受环境影响（如气压、空气湿度、水），容易受电磁场影响，需要电能才能工作。

特别地，由于光纤光栅温度传感不用电，不会发热也不会产生电火花（写到这里我想到了去年黄岛发生的爆炸），光纤光栅温度传感可以用在石油、化工、煤炭等领域（安保及泄露检测），传统的电传感却不可以。