Температурные датчики с сенсорным элементом вне волокна (основные типы)
3. Температурный датчик на основе флюоресценции.
На торец оптического волокна наносится флюоресцентное вещество. Флюоресцентное излучение возникает под действием ультрафиолетового излучения, которое передается от источника света по оптическому волокну. Флюоресцентное излучение
принимается этим же оптическим волокном, и передается к фотодиоду.
Используется сильная температурная зависимость интенсивности флюоресцентного излучения в области 510 нм, и его слабая температурная зависимость в области 630 нм.
Использование двухволнового метода дает возможность измерять температуру от – 50 до + 200оС с погрешностью ± 0.1оС.
22
ДАТЧИКИ НА ОСНОВЕ ВОЛОКОННЫХ БРЭГГОВСКИХ РЕШЕТКАХ (ВБР)
Частотные датчики используют изменение частоты (длины волны) или генерируемого, или проходящего, или отраженного света.
Эти датчики были развиты в последнее время, после того, как удалось реализовать волоконные Брэгговские решетки (ВБР). Принцип действия ВБР пояснен ниже.
Эти датчики, как наиболее перспективные, мы рассмотрим ниже подробнее.
24
Фоточувствительность легированного кварцевого стекла, то есть его способность изменять показатель преломления (ПП) под
действием излучения, в настоящее время активно исследуется и имеет широкое применение в системах волоконно-оптической связи, волоконных лазерах, системах измерения различных физических величин и др
К числу химических элементов, увеличивающих |
|
фоточувствительность световодов при легировании: |
|
• германием, |
|
• азотом (при 193 нм), |
|
• фосфором , |
|
• серой , |
|
• сурьмой. |
25 |
Методы изготовления брэгговских решеток Схема записи решетки Брэгга в оптическом волокне
Методы изготовления брэгговских решеток
Схемы записи длиннопериодных ВБР решеток УФ- излучением: с помощью амплитудной маски (а);
пошаговым методом (б) |
27 |
|
Спектральные свойства отражения и пропускания ВБР. Зависимость от nmod
-разности показателя преломления ВБР
Случай малого ( nmod ) Случай большого nmod
29
Принцип действия сенсора на брэгговской решетке (ВБР)
Внешнее физическое воздействие (температура или деформация) приводит к деформации (изменению) межплоскостных расстояний в решетке Брэгга, что вызывает спектральный сдвиг отраженного оптического сигнала (или сдвиг по спектру провала в интенсивности проходящего света).
Длина волны брэгговских решеток BG зависит от
температуры световода и от приложенных к нему механических растягивающих или сжимающих напряжений
31