[实用新型]半导体吸收式光纤温度检测线性化实验装置

说明书

本实用新型是一种用于半导体吸收式光纤温度传感器的检测装置，属于光纤温度传感器检测装置的创新技术。

现有半导体吸收式光纤温度传感器所用的检测装置，一般是果用波长-时间分隔方法的双光源-单光纤-单探测器的结构和采用光强-空间分隔方法的单光源-双光纤-双探测器的结构，这些结构不仅所用器件材料较多，结构复杂，制作麻烦，而且输出比值信号是非线性的。

本实用新型的目的在于克服上述缺点而提供一种结构简单，节省材料，容易制作，且输出比值信号线性化的半导体吸收式光纤温度检测实验装置。

本实用新型的结构如附图所示，包括有光强控制电路(1)、可与光纤耦合的光源(2)、光纤传感器(3)、光电探测器(4)、信号接收及处理装置(5)，其中可与光纤耦合的光源(2)的输入端与光强控制电路(1)的输出端连接，光纤传感器(3)中的入射光纤与可与光源耦合的光源(2)的输出端连接，出射光纤与光电探测器(4)的输入端连接，光电探测器(4)的输出端与信号接收及处理装置(5)的输入端连接。

下面结合实施例详细说明本实用新型的具体结构：

图1为本实用新型的原理框图；

图2为本实用新型的原理图；

图3为出射光强(U)随入射光强(I)变化的关系曲线；

图4、图5为输出光强比值γ与温度的关系曲线。

实施例：

本实用新型的结构示意图如图1所示，包括有光强控制电路(1)、可与光纤耦合的光源(2)、光纤传感器(3)、光电探测器(4)、信号接收及处理装置(5)，其中可与光纤耦合的光源(2)的输入端与光强控制电路(1)的输出端连接，光纤传感器(3)中的入射光纤与可与光源耦合的光源(2)的输出端连接，出射光纤与光电探测器(4)的输入端连接，光电探测器(4)的输出端与信号接收及处理装置(5)的输入端连接，上述光强控制电路(1)可为电流控制电路，上述可与光纤耦合的光源(2)可为发光二极管，也可为半导体激光器，上述光电流探测器(4)可为光电二极管或其它光电探测器，上述信号接收及处理装置(5)为电信号接收及处理装置，本实施例中，光强控制电路(1)包括有可变电阻R、电源W、电流表B，可与光纤耦合的光源(2)为发光二极管LED，光纤传感器(3)包括有入射光纤F1、出射光纤F2、恒温水浴H、温度探头S，光电探测器(4)为光电二极管PD，信号接收及处理装置(5)包括有电阻R0及电位差计UJ，其中发光二极管LED的阳极及阴极分别与可变电阻R及电流表B的一端连接，可变电阻R及电流表B的另一端连接在电源W上，入射光纤F1及出射光纤F2的一端分别与温度探头S的两端连接，F1的另一端连接在发光二极管LED上，F2的另一端连接在光电二极管PD上，电阻R0并接在光电二极管PD的两端，电位差计UJ并接在电阻R0的两端。上述电源W为稳压电源，电流表B为毫安表。

本实用新型使用时，改变可变电阻R的阻值可以使发光二极管LED的激励电流I(对应于传感器不同的入射光强)发生变化，光电二极管PD产生的光电流在电阻R0上的压降(对应于传感器的出射光强)由电位差计UJ测得。

利用本实用新型的实验装置，测得在三种不同的恒定温度(20.7℃,62.0℃,98.6℃)下，传感器的出射光强(U)随入射光强(I)变化的关系曲线如图3所示，由图可见，二者呈非线性关系，且温度越高，非线性曲线的变化越缓慢。

由于出射光强与入射光强之间存在非线性关系，若选择大小不同的两个入射光强(对应发光二极管LED两个不同的激励电流)，分别测出出射光强(即电阻R0上的电压降)，其比值信号可以减少测量误差。为此，可以选择发光二极管LED三个不同的激励电流(分别为40、50、80、90、100mA)，在室温20.7℃至98.6℃的范围内每隔10℃左右分别测出了输出电压(光强)，并利用计算机求出两个较少的激励电流对应的输出光强(设为U40、U50)与三个较大的激励电流对应的输出光强(设为U80、U90、U100)的比值γ，其结果如图4、图5所示，图中的直线为线性拟合的结果，由此可见，两输出光强比值与温度成线性关系。

本实用新型由于采用光强-时间分隔方法的单光源-单光纤-单探测器的结构，因此其不仅结构简单，节省材料，容易制作，而且可以使输出光强的比值随温度线性变化。本实用新型是一种方便实用的半导体吸收式光纤温度检测线性化实验装置。