光纤温度传感器的设计范本

光纤温度传感器的设计（共8页）-本页仅作为预览文档封面，使用时请删除本页-#光纤在这里不仅要作为转换器件使用，同时也作为光信号传输载体，选用对弯曲损耗更敏感的多模光纤，一般地采用125um标准的多模光纤。由于加载光纤时要施加一定的张力控制，使得光纤缠绕在金属零件上，光纤本身就比较容易损坏，敏感头处光纤长时间受到一定内应力作用，必须对光纤的涂层进行加固耐磨处理，增加传感器使用的可靠性。3、信号处理部分信号处理部分主要由发光管、探测器的驱动电路与数字电路处理两部分组成，发光管、探测器的驱动电路技术已经非常成熟。数字电路处理主要使用价廉物美的单片机，CPU使用美国ATMEL公司生产的AT89c52单片机，是一块具有低电压、高性能CMOS8位单片机，片内含8kbytes的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和256bytes的随机存取数据存储器（RAM）,全部采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，与标准MCS—51指令系统及8052产品引脚兼容，片内置通用8位中央处理器（CPU）和Flash存储单元，功能强大。A/D转换采用AD公司生产的12位D574A芯片，转换时间位25HS,数字位数可设定为12位，也可设为8位，内部集成有转换时钟、参考电压和三态输出锁存，可以与微机直接接口。为了方便在现场使用，光纤温度传感器扩展了LCD显示接口，同时还扩展了一个RS-232通信口，用于同上位机进行通信，将现场采集的数据传送到上位机，进一步分析处理。整个监控程序采用模块化设计，主要的功能模块有：系统初始化，A/D采样周期设定，数字滤波，数据处理，串行通信，中断保护与处理，显示与键盘扫描程序等。程序采用单片机汇编语言来编写，使用广泛、运算的速度快等特点，有效的利用单片机上有限的RAM空间，其中，由于温度的变化引起光强的变化不是线性的，因此我们采用查表法对其测量值进行线性补偿。试验检验与数据处理已经制作好的温度敏感头通过试验测试。第一步，在温度敏感头的一端光纤连接器上加载稳定的短波长的光源，另一端接相匹配的光功率计，将温度敏感头置入恒温槽中；第二步，设置恒温槽温度，观察光功率计值的变化情况，要满足在测量的整个工作区间光功率都有变化；第三步，定点测量，设定几个或更多温度点，记录下，温度与光功率对应值，反复多次试验，观察 表1温度与光功率对应值温度敏感头的重复性。光纤温度传感头通过试验测试，将温度与光功率相对应数据制成表格，具体见表1所示，曲线图见图4。温度僧rc）7。-15-L5+40+70光功率第一次2341..B41.2S0.S630423第二次2.351.831.270.847G.41N第三次2.351.841.250.3530415第四次2.2S1.8Z1.2404]&平均值（pm）232S18351.2550.85S0.417通过上述试验表明，传感头满足使用要求，重复性非常好，加载发光管与出的电压值关系，重复操作上述试验第二、第三步，具体的温度与电压相对应值见表2，曲线图见图5。探测器驱动电路以及信号处理电路，整体调试传感器，观察温度与传感器输温度值CC)探测器驱动电路以及信号处理电路，整体调试传感器，观察温度与传感器输温度值CC)-40-15+15+40+70电第-5.244.112.8021.8380.891压第二5.2640827861.8220.904值第三5.2340228111.7990.904(V)第四5.184.072.7981.8190.879平均值5.22B4.0727991.8190.895衣2温度与转换电.压对应值通过观察上述两个曲线，形状基本一致，重复性较好，表明传感器整体性能满足要求。将几个特殊点电压值送到单片机进行处理，采用直线插值拟合或者最小二乘法曲线拟合，输出温度值。通过实测检验，与标准温度值误差最大值为±1°C,基于金属热膨胀式的光纤温度传感器设计是成功的，传感器整体测试精度较高。小结：近年来，传感器在朝着灵敏、精确、适应性强、小巧和智能化的方向发展。本期学习了《检测技术与仪表》，此学科无论在理论基础、系统设计还是在设计程序、实验方法等方面都向着数字化、网络化和智能化方面发展。在这一过程中，光纤传感器这个传感器家族的新成员倍受青睐。光纤具有很多优异的性能，例如：抗电磁干扰和原子辐射的性能，径细、质软、重量轻的机械性能；绝缘、无感应的电气性能；耐水、耐高温、耐腐蚀的化学性能等，它能够在人达不到的地方（如高温区），或者对人有害的地区（如核辐射区），起到人的耳目的作用，而且还能超越人的生理界限，接收人的感官所感受不到的外界信息。在本文中大体介绍了金属热膨胀式光纤温度传感器的设计，利用金属件的热膨胀的原理，通过绕制在金属件上的光纤损耗产生变化。由于本人所学的是电气工程及其自动化专业，在平时的学习中我们比较多的接触到电动机、发电机和变压器等电磁设备。为了保证这些电磁设备工作在正常状态，我们必须对它们进行实时监测，而其中温度监测是其中之一。就于光纤的抗干扰能力优异于其他的传感器，本人特别介绍了光纤温度传感器。光纤温度传感器非常适合在电力行业中使用，但是在网上找了很多资料，大部分都是说可行性研究和论证，真正在实践中用到了传感器实物非常的少，和网络上销售情况也做了翻了解。光纤温度传感器作为一种新型的测温技术发展十分迅速，应用也越来越广泛。在电力系统中应用也得到了较好的发展，但存在以下几个方面的问题：①光纤温度传感器在价格上的劣势制约了其在电力系统中的推广应用，价格太高使得在某些应用场合监测的实际意义不大。②光纤在某些电气设备上的敷设较为困难，最好能在敷设方式和敷设工艺等方面形成业内认可的施工指导与标准规范。③目前生产光纤温度传感器的厂家基本都只具备专业研发与生产光纤温度传感器的能力，而在电力系统领域涉足较少，缺乏开发基于光纤温度传感器的电力系统故障诊断方面软件的理论支持与经验，难以将系统功能扩展。本文介绍的光纤传感器的设计如果得到应用以及在电力应用上解决了上述问题，光纤温度传感器一定会在电力行业得到普及。【1】叶杨高.基于金属热膨胀式光纤温度传感器.传感器世界.【2】孙宝元杨宝清.传感器及其应用手册.机械工业出版社.【3】王化祥张淑英.传感器原理及其应用.天津大学出版社.【4】王俊杰.检测技术与仪表（第2版）.武汉理工大学出版社.【5】张洪润张亚凡.传感技术与应用教程.清华大学出版社。【6】李强王艳松刘学民.光纤温度传感器在电力系统中的应用现状综述.电力系统保护与控制.第38卷第1期【7】刘引.光纤传感器在电力系统中的应用.魅力中国.第77期【8】杜剑波魏玉宾刘统玉.光纤传感技术在变压器状态检测中