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食品 半导体式光纤温度传感器的构架 编者按：光纤温度检测技术是近些年发展起来的一项新技术，由于光纤本身具有电绝缘性好、不受电磁干扰、无火花、能在易燃易爆的环境中使用等优点而越来越受到人们的重视，各种光纤温度传感器发展极为迅速。 光纤温度传感器的基本工作原理是将来自光源的光经过光纤送入调制器，待测参数温度与进入调制区的光相互作用后，导致光的光学性质（如光的强度、波长、频率、相位等）发生变化，称为被调制的信号光。再经过光纤送入光探测器，经解调后，获得被测参数。 光纤温度传感器种类很多，但概括起来按其工作原理可分为功能型和传输型两种。功能型光纤温度传感器是利用光纤的各种特性（相位、偏振、强度等）随温度变换的特点，进行温度测定。这类传感器尽管具有传、感、合一的特点，但也增加了增敏和去敏的困难。 传输型光纤温度传感器的光纤只是起到光信号传输的作用，以避开测温区域复杂的环境。对待测对象的调制功能是靠其他物理性质的敏感元件来实现的。这类传感器由于存在光纤与传感头的光耦合问题，增加了系统的复杂性，且对机械振动之类的干扰比较敏感。 目前研究的光纤温度传感器主要利用相位调制、热辐射探测、荧光衰变、半导体吸收、光纤光栅等原理。其中半导体吸收式光纤温度传感器作为一种强度调制的传光型光纤传感器，除了具有光纤传感器的一般优点之外，还具有成本低、结构简单、可靠性高等优点，非常适合于输电设备和石油井下等现场的温度监测，近年来获得了广泛的研究。 半导体吸收式温度传感器在理论上完全可以胜任电力设备等特殊环境的现场测量要求，具有精度高、响应快、抗电磁干扰，无火花等优点。实验过程中也发现了一些实际问题。首先系统对外界环境的影响非常敏感，任何振动、光纤的移位和环境光的变化都会对测量结果带来影响，对实验条件要求比较严格。这可能是系统实用化的主要障碍。 其次，输出信号比较弱，对检测带来了不便。还有塑料光纤的热形变问题，尽管在设计的探头中光纤与半导体薄片留有一定缝隙，但当温度升到373K以上时，光纤还是产生了热形变，引起衰减异常。更换石英光纤后也不理想，因为普通的通信石英光纤芯径太小，耦合问题难以解决，传输效率低；大芯径石英光纤韧性差，难以实际应用。最后，自行设计的探头还存在一定缺陷，半导体薄片与光纤的耦合并不理想，垂直和对准都不好控制。 半导体吸收式温度传感系统非常适合于电气设备等特殊环境的现场温度监测。通过建立系统的数学模型和matlab仿真，得到了较完善的理论体系和元件选取原则；通过实验一方面肯定了数学模型的可行性，另一方面也揭示了实现实用化产品存在的困难，一些可能的解决办法是：（1）设置参考光路，并对入射光进行调制，减少环境因素的影响；（2）设计低噪声低温漂的前置放大电路，以增强输出信号的强度；（3）采用石英光纤束做为介质，既解决高温形变问题，又可提高耦合效率；（4）设计新的探头结构，提高耦合效率和抗干扰能力。总的来看，这种传感器的应用前景还是十分广阔的。
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