光纖溫度感測器的工作原理,PT100溫度感測器的工作原理

2022-02-25 13:43:18 字數 5427 閱讀 8887

1樓:匿名使用者

光纖溫度感測器的結構原理有很多種。其基本系統結構如圖。

光纖溫度感測器,是一類利用在光線在光線中傳輸時,光的振幅、相位、頻率、偏振態等隨光纖溫度變化而變化的原理製作的感測器。

光纖溫度感測器一般分為兩類:一類是光導纖維只起到傳輸光的作用,必須在光纖端面加裝其它敏感元件才能構成新型感測器的傳輸型感測器;另一類是利用光導纖維本身具有的某種敏感功能而使光纖起測量溫度的作用,屬於功能型,光纖既感知資訊,又傳輸資訊。

傳輸型感測器:

根據幾何光學理論(參照上圖),當光線以某—較小的入射角,由折射率為n1的光密物質射向折射率為n2的光疏物質,則一部分入射光以折射角折射入光疏物質,其餘部分以角度反射回光密物質。 當光線的入射角θ1增大到某一角度θc時,透射入光疏物質的折射光則沿介面傳播,當入射角θ1>θc 時,光線不會透過其介面,而全部反射到光密物質內部,也就是說光被全反射。根據這個原理(參照下圖),只要使光線射入光纖端面的光與光軸的夾角θ0小於一定值,則入射到光纖纖芯和包層介面的φ1角就滿足大於臨界角的條件,光線就射不出光纖的纖芯。

光線在纖芯和包層的介面上不斷地產生全反射而向前傳播,光就能從光纖的一端以光速傳播到另一端,這就是光纖傳光的基本原理。

從光纖的傳輸原理可知,在特定條件下,光在光纖中不是沿著纖芯傳遞的,而是反覆折射傳遞的。

這時纖芯、包層的密度,射入纖芯的外來光線都可以影響光在纖芯中傳輸的振幅、相位、頻率、偏振態。而功能型的光纖感測器就是利用溫度和這種影響的關係,做出的感測器。

例如:干涉式光纖溫度感測器:(如下圖 )來自鐳射器的光束被波導分成兩路,分別經過 l1 和 l2 兩條光纖後,在輸出端重新合成。

當溫度變化時,兩束光由於相位不同而發生干涉,干涉產生的光強按正弦規律週期性變化並與長度差 l2-l2 成正比 通過干涉式溫度感測器光強的檢測,可達到檢測溫度的目的。

2樓:僕向山逮可

在低溫區(400℃以下),

輻射訊號較弱,

系統開啟發光二極體(led)使熒光測溫系統工作。

發光二極體發射調製的激勵光,

經聚光鏡耦合到y型光纖的分支端,

由y型光纖並通過光纖耦合器耦合到光纖溫度感測頭。

光纖感測頭端部受激勵光激發而發射熒光,

熒光訊號由光纖匯出,

並通過光纖耦合器從y型光纖的另一分支端射出,由光電探測器接收。

光電探測器輸出的光訊號經放大後由熒光訊號處理系統處理,計算熒光壽命並由此得到所測溫度值。

而在高溫區(400℃以上),

輻射訊號足夠強,

輻射測溫系統工作,

發光二極體關閉。

輻射訊號通過藍寶石光纖並通過y型光纖輸出,由探測器轉換成電訊號,

系統通過檢測輻射訊號強度計算得到所測溫度。

光纖感測頭端部由cr3+離子摻雜,

實現光激勵時的熒光發射。

摻雜部分光纖長度為8~10

mm。端部光纖的外表面同時鍍覆黑體腔,

用於輻射測溫。

(這時,光纖黑體腔長度與直徑之比大於10,可以滿足黑體腔表觀輻射率恆定的要求)。

值得注意的是,

避免或減少熒光發射部分與熱輻射部分的相互干擾,對保證整個系統的效能十分重要。

經過分析,

可以發現這種干擾主要表現為:

1)熒光訊號中輻射背景訊號對熒光壽命檢測精度的影響,2)光纖表面鍍覆對熒光強度的影響,

3)光纖內cr3+離子摻雜對黑體腔熱輻射訊號的影響。

3樓:匿名使用者

《感測器原理及工程應用》---光纖感測器應用---光纖溫度感測器,

pt100溫度感測器的工作原理

4樓:小王閒談娛樂

pt100 就是阻值在 0 度時為 100 歐姆, pt100 溫度感測器。是一種以鉑(pt) 作成的電阻式溫度感測器,屬於正電阻係數, 其電阻和溫度變化的關係式如下: r=ro(1+α t)。

一般顯示儀表提供三線接法, pt100 一端出一顆線,另一端出兩顆線, 都接儀表, 儀表內部通過橋抵消導線電阻。一般 plc 為四線, 每端出兩顆線, 兩顆接 plc 輸出恆流源, plc 通過另兩顆測量 pt100 上的電壓,也是為了抵消導線電阻,四線精確度最高,三線也可以,兩線最低,具體用法要考慮精度要求和成本。

pt100溫度感測器使用注意事項

如果是需要插入土壤內的,對於插入深度一定要精確計算,最少插入深度不應少於溫度感測器保護套管直徑的8-10倍。

根據環境選擇安放角度,如果要是常規情況下,我們最好選擇垂直安放,這樣可以有效的防止溫溼度感測器在高溫下的變形發生。如果安放在有水流的地方,則要把感測器傾斜放置,一般維持在30度到45度之間為宜,某些特殊環境需要水平安放時,必須要安裝支撐架,另外接線盒出線孔應該向下,以免水汽髒物等落入接線盒中。

5樓:匿名使用者

鉑熱電阻(pt100溫度感測器),是基於金屬導體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特性來進行溫度測量的。它的主要特點是測量精度高,效能穩定。

熱電阻,是基於金屬導體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特性來進行溫度測量的。大都由純金屬材料製成,目前應用最多的是鉑和銅。此外,現在已開始採用鎳、錳和銠等材料製造熱電阻。

其中鉑熱電阻(pt100溫度感測器)的測量精確度是最高的,它不僅廣泛應用於工業測溫,而且被製成標準的基準儀。

各式各樣的熱電阻溫度感測器:

擴充套件知識一:熱電阻和熱敏電阻的區別:

熱電阻和熱敏電阻,都是基於導體的電阻值隨溫度的變化而變化這一特性來進行溫度測量的。但由於早期的熱電阻都是採用金屬材料製作的,並且進行了工業規範,所以熱電阻現在專指採用金屬材料的熱電阻;

熱敏電阻是採用半導體材料的 溫度-電阻 特性來進行溫度測量的。品種及其特性繁多。一般將其歸為半導體器件。

擴充套件知識二:熱電阻測溫的部分特點:

從熱電阻的工作原理可知,這是一種輸出為電阻阻值的感測器。要測量電阻值就必須在電阻兩端連線導線,但通常金屬導線和熱電阻一樣具有電阻值隨溫度的變化而變化的特性,而導線帶來的阻值變化非但不反映被測量的溫度,還會隨著環境溫度的變化而變化。

要解決這一問題,測量儀器必須隨時感知導線的阻值,以消除其影響。而要想感知一段導線的阻值,必須從它的兩頭進行檢測,這樣就至少需要從測量儀器到熱電阻之間再增加一根導線,用於感知導線的電阻,所以在要求稍高的場合,熱電阻至少需要三根引線。

擴充套件知識三:pt100 及 溫標、分度、分度號:

溫標是為了保證溫度量值的統一和準確而建立的一個用來衡量溫度的標準尺度。

溫度這個量比較特殊,它是利用一些物質的相平衡溫度作為固定點刻在標尺上。固定點中間的溫度值則利用某種函式關係來描述。通常把溫度計、固定點和內插方程叫做溫標的三要素(或稱為三個基本條件)。

對三要素的規範及其制定過程叫做分度,對分度的規範標準進行的編號叫做分度號

熱電偶和熱電阻及顯示儀表的分度號是國際電工委員會(iec)發表的相關技術標準(國際溫標),我國於2023年採用該標準,該標準以**的形式(簡稱分度表),規定每種 熱電偶、熱電阻 在-271度--2300度每一個溫度點上,各種 熱電偶、熱電阻 的輸出引數。並且給各種 熱電偶、熱電阻 命名統一代號,即分度號 。pt100是鉑熱電阻的分度號。

2023年國際溫標(its- 90)規定在 -89. 344 2℃~660. 323℃溫區內的溫度值由在一組規定的定義固定點分度的標準鉑電阻溫度計確定,定義固定點包括 鋁凝固點、鋅凝固點、錫凝固點、銦凝固點、鎵熔點、汞三相點、氬三相點及水三相點裝置,並使用規定的參考函式和偏差函式內插計算定義固定點之間的溫度值。

鉑熱電阻的分度號 pt100 ,其採用的字母和數字理論上不具有任何意義,但實際上 pt 是元素 鉑 的化學符號,100 是這種分度號的感溫元件在0℃的電阻值。

6樓:瀧穆招高旻

pt100,就是說它的阻值在0度時為100歐姆,負200度時為18.52歐姆,200度時為175.86歐姆,800度時為375.70歐姆。

熱電阻公式都是rt=ro(1+a*t+b*t*t);rt=ro[1+a*t+b*t*t+c(t-100)*t*t*t]

的形式,t表示攝氏溫度,ro是零攝氏度時的電阻值,a、b、c都是規定的係數,對於pt100,ro就等於100,

pt100溫度感測器的主要技術引數如下:測量範圍:-200℃~+850℃;允許偏差值△℃:a級±(0.15+0.002│t│),

b級±(0.30+0.005│t│);熱響應時間<30s;最小置入深度:

熱電阻的最小置入深度≥200mm;允通電流≤5ma。另外,pt100溫度感測器還具有抗振動、穩定性好、準確度高、耐高壓等優點。

看到了?電流不能大於5ma,而電阻是隨溫度變化的,所以電壓也要注意。

為了提高溫度測量的準確性,應使用1v電橋電源、a/d轉換器的5v參考電源要穩定在1mv級;在**允許的情況下,pt100感測器、a/d轉換器和運放的線性度要高。同時,利用軟體矯正其誤差,可以使測得溫度的精度在±0.2℃。

光纖溫度感測器的系統結構及工作原理

7樓:匿名使用者

光纖溫度感測器的結構原理有很多種。其基本系統結構如圖。

光纖溫度感測器,是一類利用在光線在光線中傳輸時,光的振幅、相位、頻率、偏振態等隨光纖溫度變化而變化的原理製作的感測器。

光纖溫度感測器一般分為兩類:一類是光導纖維只起到傳輸光的作用,必須在光纖端面加裝其它敏感元件才能構成新型感測器的傳輸型感測器;另一類是利用光導纖維本身具有的某種敏感功能而使光纖起測量溫度的作用,屬於功能型,光纖既感知資訊,又傳輸資訊。

傳輸型感測器:

根據幾何光學理論(參照上圖),當光線以某—較小的入射角,由折射率為n1的光密物質射向折射率為n2的光疏物質,則一部分入射光以折射角折射入光疏物質,其餘部分以角度反射回光密物質。 當光線的入射角θ1增大到某一角度θc時,透射入光疏物質的折射光則沿介面傳播,當入射角θ1>θc 時,光線不會透過其介面,而全部反射到光密物質內部,也就是說光被全反射。根據這個原理(參照下圖),只要使光線射入光纖端面的光與光軸的夾角θ0小於一定值,則入射到光纖纖芯和包層介面的φ1角就滿足大於臨界角的條件,光線就射不出光纖的纖芯。

光線在纖芯和包層的介面上不斷地產生全反射而向前傳播,光就能從光纖的一端以光速傳播到另一端,這就是光纖傳光的基本原理。

從光纖的傳輸原理可知,在特定條件下,光在光纖中不是沿著纖芯傳遞的,而是反覆折射傳遞的。

這時纖芯、包層的密度,射入纖芯的外來光線都可以影響光在纖芯中傳輸的振幅、相位、頻率、偏振態。而功能型的光纖感測器就是利用溫度和這種影響的關係,做出的感測器。

例如:干涉式光纖溫度感測器:(如下圖 )來自鐳射器的光束被波導分成兩路,分別經過 l1 和 l2 兩條光纖後,在輸出端重新合成。

當溫度變化時,兩束光由於相位不同而發生干涉,干涉產生的光強按正弦規律週期性變化並與長度差 l2-l2 成正比 通過干涉式溫度感測器光強的檢測,可達到檢測溫度的目的。

溫度感測器什麼結構,溫度感測器工作原理是什麼

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您好。簡單一點說 感測器 前置放大 濾波器 多路或單路模擬開關 s h 取樣和保持 a d 計算模擬數字 計算機系統。1.載入受力變化 2.彈性體形狀發生變化 3.應變片長度發生變化 附著彈性體上的 4.應變片電阻值發生變化 5.惠斯通電橋橋臂值發生變化 6.感測器輸出發生變 希望能幫到您。電阻應變...