光纤温度传感器是上世纪70年代发展起来的一门新型的测温技术。它基于光信号传送信息，具有绝缘、抗电磁干扰、耐高电压等优势特征。在国外，光纤温度传感器发展很快，形成了多种型号的产品，并已应用到多个领域，取得了很好的效果。国内在这方面的研究也如火如荼，多个大学、研究所与公司展开合作，研发了多种光纤测温系统投入到了现场应用。光纤传感器具有绝缘、抗电磁干扰、耐高电压、耐化学腐蚀、安全等特点，已广泛应用于发电厂、变电站等场合。

　　光纤可以作为数据传输的介质，也可以作为各种传感器，对于电磁噪声大，不宜采用电信号的场合，光纤传感器显得格外有效。

　　光纤温度传感器的主要特征是有一个带光纤的测温探头，光纤长度从几米到几百米不等。根据光线在传感器中的作用，可分为功能型、非功能型和拾光型三种类：

　　（1）功能型（全光纤型）或传感型光纤传感器　　光纤不仅作为导光物质，而且还是敏感元件，光在光纤内受被测信号的调制。这类传感器的特点是，光纤既作为感温元件，又通过光纤自身将温度信号以光的形式传输到仪表，再转化为电信号，实现温度测量。

　　（2）非功能型（传光型）传感器　　在这类传感器中，感温功能由非光纤型敏感元件完成，光纤仅起到导光的作用，将光信号传输到仪表。目前实用化的光纤传感器大都是属于这一类型，采用的光纤多为多磨石英光纤。

　　（3）拾光型传感器　　用光纤做探头，接收由被测对象辐射的光或被其反射、散射的光。根据光受到被测对象调制的方法，又分为强度调制、偏振调制、波长调制、相位调制等类型。

　　01  荧光光纤温度传感器

　　稀土荧光物质在受到辐射时会产生荧光，荧光的余晖强度与温度的关系为

　　其中，为时间常数；I0为起始余晖强度；t为荧光材料温度。因此，只要测出时间常数，就可以确定温度t。

　　测量时，需要将荧光物质粘结在光纤端部，并直接与被测物体相接触。由于荧光光纤温度传感器体积小、结构简单，特别适用于狭小空间的温度测量。

　　02  半导体光纤温度传感器

　　以装在光纤中部的半导体（CdTe、 GaAs）为温度敏感元件，以发光二极管为向光纤传送光能的光源，则由于半导体能量带随温度升高而减少，半导体透视光强度降低，使在光纤另一端的光接收器所接收的光能量减弱，即可反应温度的变化。 

　　03  辐射光纤温度计

　　辐射光纤温度计基于黑体辐射的普朗克定理，主要用于高温场合，由探头探测被测物体辐射出的能量，由光纤传输给仪表，经转换、处理后显示出被测温度。与一般的辐射温度计区别在于，使用探头与光纤代替一般的透镜光路，用小直径并且可以弯曲的光纤靠近被测工件，解决特殊场合的温度测量问题。

　　04  布式光纤测温网络

　　分布式光纤测温网络是近年发展起来的一种用于实时测量空间温度场的新技术，在系统中，光纤既是传感器又是传光媒介。其原理是基于光线内部产生拉曼（Raman）散射现象。拉曼效应是一种利用光纤材料内分子相互作用调制光线的非线性散射效应。这种散射光的波长会在两个方向上变化，即长波方向（称为斯托克（Stockes）谱线）和短波方向（称为反斯托克（anti-Stockes）谱线）。

　　光纤所处空间各点的温度场调制了光纤中的背向Raman散射的强度（反斯托克斯 (Anti-Stokes) 背向Raman散射光的强度）, 经波分复用器和光电检测器采集带有温度信息的背向Raman散射光电信号, 再经信号处理, 解调后将温度信息实时地从噪声中提取出来并进行显示, 传感器所用的光纤既是传输介质又是传感介质, 属于本征型的光纤传感器, 是一种光纤测温网络。理论证明，Stockes辐射强度与反Stockes辐射强度之比是热力学温度的函数。再测出光波传输的时间，就能够确定其位置。这种方法已经开始应用于大型工程的安全检测中。例如在电力系统中对大量设备的温度信息进行检测，从而确定电力设备的运行情况；在三峡工程中，对大体积混凝土浇筑过程温度场的实时监测。

　　如图7所示，为分布式光纤传感器在三峡大坝混凝土浇筑实际过程中，用于温度监控的示意图。左厂14坝段是三峡二期工程的最后一个大块体浇筑坝段, 曾是塔带机的部位, 块体仓面尺寸为32m×20m, 仓面高程140.56m, 薄层浇筑层厚1.5m, 并在底部布置有蛇形冷却水管。仓面混凝土标号骨料级配分区及设计的光纤传感网络如图7所示。传感光缆选用了50μm的多模单芯不锈钢铠装光缆, 直径3mm, 它既保证了检测结果为纯混凝土温度值, 又防止了混凝土浇筑过程对传感光缆的损伤, 坝体内部共埋设传感光缆81.1m。

　　光纤埋设方案要求: (1) 反映浇筑层面不同标号混凝土的温度变化过程； (2) 反映的混凝土温度应尽量少受冷却管降温影响； (3) 反映混凝土层面上下游、左中右的温度变化； (4) 反映混凝土层面中对称性温度场的变化等。

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