光纖光柵溫度傳感器波長(zhǎng)偏移校正方法及測(cè)溫裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明設(shè)及光纖光柵溫度傳感器校正技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種光纖光柵溫度傳感 器波長(zhǎng)偏移校正方法及測(cè)溫裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 光纖光柵溫度傳感器具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、抗電磁干擾、非電量等優(yōu)點(diǎn)，在電力、 石油、化工、煤炭、消防等高電壓、強(qiáng)干擾、強(qiáng)腐蝕、防爆場(chǎng)合得到了廣泛應(yīng)用，并且其封裝形 式、精度校正等技術(shù)仍在不斷的發(fā)展之中。光纖光柵溫度傳感器由光柵、光纖、光源、檢測(cè)電 路等構(gòu)成，其光路原理如圖1所示，當(dāng)一束寬光譜光經(jīng)過(guò)光纖光柵時(shí)，滿足光柵布拉格 (化agg)條件的波長(zhǎng)將產(chǎn)生反射，其余的波長(zhǎng)透過(guò)光纖光柵繼續(xù)傳輸。光柵的空間密度決定 了反射光的中屯、波長(zhǎng)，不同密度的光柵將反射不同中屯、波長(zhǎng)的光。當(dāng)光柵的溫度變化時(shí)，光 柵的空間密度也發(fā)生變化，其反射光的中屯、波長(zhǎng)也相應(yīng)移動(dòng)，通過(guò)檢測(cè)反射光的中屯、波長(zhǎng) 就可W計(jì)算出環(huán)境溫度，運(yùn)就是光纖光柵溫度傳感器的基本原理。由于光柵材料、光纖材 料、封裝等因素的影響，反射光的中屯、波長(zhǎng)移動(dòng)與被測(cè)溫度并不是嚴(yán)格的線性關(guān)系，從而使 得光纖光柵溫度傳感器產(chǎn)生誤差。為提高測(cè)溫精度，目前成熟的產(chǎn)品普遍采用二次擬合法 來(lái)校正誤差。二次擬合法公式為:λ= 3+Μ'+(：Τ2,其中：λ為反射波波長(zhǎng)，T為被測(cè)溫度，a、b、c 為常量，需要實(shí)際標(biāo)定。
[0003] 二次擬合法一般在中低溫區(qū)進(jìn)行標(biāo)定，因此二次擬合法在中低溫區(qū)有較好的精 度，誤差在0.2°CW內(nèi)，但在中高溫區(qū)(60°CW上），誤差逐漸增大。
[0004] 已有的擬合法都是溫度T的二次或Ξ次擬合，檢測(cè)到λ后需要解方程才能求出T，計(jì) 算量相對(duì)較大，實(shí)現(xiàn)較為復(fù)雜，用單個(gè)裝置實(shí)現(xiàn)大容量(多測(cè)溫點(diǎn)）、實(shí)時(shí)性較高的測(cè)溫需求 時(shí)造價(jià)較高，不適用于高性價(jià)比、大容量(多測(cè)溫點(diǎn)）的應(yīng)用需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[000引本發(fā)明的目的就是為了解決上述問(wèn)題，提供一種光纖光柵溫度傳感器波長(zhǎng)偏移校 正方法及測(cè)溫裝置，采用波長(zhǎng)偏移Ξ次擬合法，適應(yīng)高性價(jià)比、大容量、多測(cè)溫點(diǎn)的應(yīng)用需 求。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0007] -種光纖光柵溫度傳感器波長(zhǎng)偏移校正方法，采用波長(zhǎng)偏移Ξ次擬合法進(jìn)行校 正，擬合公式為：
[000引Τ=Κ0+ΚιΔλ+Κ2Δλ2+Κ3Δλ3
[0009]其中：Τ為被測(cè)溫度，Δλ為相對(duì)于一基準(zhǔn)反射波長(zhǎng)的波長(zhǎng)偏移，1(〇、1(1、1(2、1(3為常 量，需要實(shí)際標(biāo)定。
[0010] W〇°C時(shí)的反射波中屯、波長(zhǎng)為基準(zhǔn)，則擬合公式為：
[0011] Τ=ΚιΔλ+Κ2Δλ2+Κ3Δλ3
[0012] 其中：Δλ為反射波相對(duì)于〇°C時(shí)反射波的中屯、波長(zhǎng)偏移。
[0013] 一種測(cè)溫裝置，采用權(quán)利要求1所述波長(zhǎng)偏移Ξ次擬合法進(jìn)行校正的測(cè)溫裝置。
[0014] 包括CPU板，所述CPU板連接0S板，0S板與多路光纖連接，每路光纖串接多個(gè)測(cè)溫光 柵，0S板與A沈板也連接，ASE板上設(shè)有波長(zhǎng)解調(diào)模塊和光源；
[0015]CPU板對(duì)0S板發(fā)出切換光路的命令，0S板對(duì)多路光纖進(jìn)行順序切換，切換到某路光 纖時(shí)，該路光纖接通入射光源，光柵的反射光也通過(guò)該路光纖返回；切換成功后，CPU板對(duì) ASE板上的波長(zhǎng)解調(diào)模塊發(fā)出解調(diào)命令，并通過(guò)數(shù)據(jù)總線讀出解調(diào)后的多路光柵的中屯、波 長(zhǎng)，根據(jù)波長(zhǎng)數(shù)據(jù)計(jì)算出當(dāng)前每個(gè)光柵的環(huán)境溫度;計(jì)算完成后CPU板對(duì)0S板發(fā)出下一個(gè)周 期切換命令，進(jìn)行下一路光纖的處理，依此循環(huán)。
[0016] 所述CPU板通過(guò)控制總線與0S板、ASE板進(jìn)行通信。
[0017]所述CPU板還與液晶顯示屏、存儲(chǔ)模塊連接，計(jì)算出的每路光柵的環(huán)境溫度存儲(chǔ)在 存儲(chǔ)模塊中并且通過(guò)顯示器顯示。
[0018]設(shè)有16路光纖，每路光纖串接16個(gè)測(cè)溫光柵。
[0019]本發(fā)明的有益效果：
[0020] 1:本發(fā)明的波長(zhǎng)偏移Ξ次擬合法可W明顯減少溫度擬合的計(jì)算量，實(shí)現(xiàn)較為簡(jiǎn) 單，檢測(cè)到Aλ后直接計(jì)算出溫度T，提高了溫度計(jì)算的實(shí)時(shí)性。通過(guò)本發(fā)明提出的波長(zhǎng)偏移 Ξ次擬合法可使光纖光柵在140°C時(shí)的誤差控制在2°CW內(nèi)。
[0021] 2:與已有的二次擬合產(chǎn)品比較，提高了光纖光柵溫度傳感器在中高溫區(qū)的精度， 擴(kuò)展了光纖光柵溫度傳感器的測(cè)溫范圍。
[0022] 3:通過(guò)軟件編程將該擬合方法固化在光纖光柵測(cè)溫裝置中，光纖光柵測(cè)溫裝置可 進(jìn)行IX16光路切換，每根光纖最大可串接16個(gè)測(cè)溫光柵，因此裝置總計(jì)可檢測(cè)256個(gè)測(cè)溫 點(diǎn)，用單個(gè)裝置實(shí)現(xiàn)了大容量、實(shí)時(shí)性較高的測(cè)溫需求。
[0023] 4:為各種高電壓、防爆、耐腐蝕、抗干擾等工程應(yīng)用提供了高性價(jià)比、大容量的測(cè) 溫裝置。
【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1為光纖光柵溫度傳感器光路原理；
[0025] 圖2為L(zhǎng)E-TMS型光纖光柵測(cè)溫裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖3為L(zhǎng)E-TMS型光纖光柵測(cè)溫裝置光路及總線示意圖；
[0027]圖4為測(cè)試標(biāo)定系統(tǒng)示意圖；
[002引其中，1、入射光，2、反射光，3、光柵，4、光纖，5、恒溫油槽。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0030] 一種光纖光柵溫度傳感器波長(zhǎng)偏移校正方法，采用波長(zhǎng)偏移Ξ次擬合法進(jìn)行校 正，擬合公式為：
[0031 ]Τ=Κο+ΚιΔλ+Κ2Δλ2+Κ3Δλ3 (1)
[0032] 其中：Τ為被測(cè)溫度，Δλ為相對(duì)于一基準(zhǔn)反射波長(zhǎng)的波長(zhǎng)偏移，1(〇、1(1、1(2、1(3為常 量，需要實(shí)際標(biāo)定。
[0033] W〇°C時(shí)的反射波中屯、波長(zhǎng)為基準(zhǔn)，則擬合公式為：
[0034]Τ=ΚιΔλ+Κ2Δλ2+Κ3Αλ3 (2)
[0035]其中：Δλ為反射波相對(duì)于〇°C時(shí)反射波的中屯、波長(zhǎng)偏移。
[0036]現(xiàn)有的二次擬合公式為：
[0037]A=a+bT+cf (3)
[0038] 其中:λ為反射波波長(zhǎng)，T為被測(cè)溫度，a、b、C為常量，需要實(shí)際標(biāo)定。
[0039]擬合系數(shù)標(biāo)定:搭建如圖4所示的溫度標(biāo)定系統(tǒng)，系統(tǒng)由高精度恒溫油槽5(型號(hào)： 冊(cè)C-Y)、光纖光柵3 (型號(hào)：SMF-28e)、LE-TMS光纖光柵測(cè)溫裝置（型號(hào)：LE-TMS-16)組成。某 個(gè)光柵實(shí)際測(cè)得數(shù)據(jù)如表1所示：
[0040]表1:光柵反射波長(zhǎng)與溫度關(guān)系的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)
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