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一种基于恒流源的温度补偿电路设计

集成电路与嵌入式系统 2025年第1期25卷 61-66页

作者：杨景灵焦新泉李辉景姜喜洋中北大学电子测试技术国家重点实验室太原030051

传感器通常采用金属或半导体作为其敏感元件,半导体材料在受到外界光热刺激时,其导电性能会发生显著变化,进而导致传感器的输出信号出现温度漂移现象。温度漂移严重影响着传感器的测量精度和应用范围,要想使其具有更高的温度稳定性,就... 详细信息

传感器通常采用金属或半导体作为其敏感元件,半导体材料在受到外界光热刺激时,其导电性能会发生显著变化,进而导致传感器的输出信号出现温度漂移现象。温度漂移严重影响着传感器的测量精度和应用范围,要想使其具有更高的温度稳定性,就必须对其进行温度补偿。压力传感器由于压阻系数受温度影响会产生温度漂移且温度灵敏度系数一般为负数,设计采用具有正温度系数的恒流源作为激励驱动传感器,通过经串并联电阻法补偿过的惠斯通电桥对传感器进行灵敏度温度补偿,使传感器在温差较大的环境下可以稳定输出。试验结果表明,压阻式压力传感器经过该二级补偿电路,在-50~75℃范围内,零点与满量程输出信号趋于稳定,误差小于0.35%FS。

关键词：恒流源传感器温度漂移温度灵敏度系数补偿电路

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光纤布拉格光栅温度灵敏性的实验研究

光学技术 2005年第4期31卷 497-499页

作者：张晓晶武湛君张博明吴春涛杜善义哈尔滨工业大学复合材料研究所黑龙江哈尔滨150001

在-150～550℃的温度范围内测量了光纤布拉格光栅中心反射波长的温度灵敏性。光栅波长的温度响应是非线性的。通过对试验数据的三次多项式进行拟合分析,结果表明:波长为1500nm左右的光栅具有相同的温度敏感性;波长对温度变化的响应(Δ... 详细信息

在-150～550℃的温度范围内测量了光纤布拉格光栅中心反射波长的温度灵敏性。光栅波长的温度响应是非线性的。通过对试验数据的三次多项式进行拟合分析,结果表明:波长为1500nm左右的光栅具有相同的温度敏感性;波长对温度变化的响应(ΔλB/ΔT)主要是由折射率的变化(dn/dT)引起的,dn/dT随着温度的降低而减小;得到了温度灵敏系数关于温度的二次表达式,并给出了在-150～550℃温度范围内波长变化的快速估算。

关键词：光纤布拉格光栅(FBG) 温度灵敏度系数热光效应折射率

基于光纤SBS效应的温度传感测试的理论和实验研究

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基于光纤SBS效应的温度传感测试的理论和实验研究

作者：葛超群杭州电子科技大学

学位级别：硕士

受激布里渊散射(SBS)作为光纤中一种典型的非线性光学效应,有着广泛的应用领域,如光纤激光器、慢光延迟、光纤传感、微波光子学、波分复用(WDM)系统等。布里渊频移(BFS)对温度/应变的线性依赖是作为点式/分布式温度/应变传感器的基础,... 详细信息

受激布里渊散射(SBS)作为光纤中一种典型的非线性光学效应,有着广泛的应用领域,如光纤激光器、慢光延迟、光纤传感、微波光子学、波分复用(WDM)系统等。布里渊频移(BFS)对温度/应变的线性依赖是作为点式/分布式温度/应变传感器的基础,这种依赖来自于声速和光纤折射率的变化。该线性关系保证了工业应用中温度和/或应变的大范围监测,如通信网络,化学,石油,天然气和土木结构。而且,随着对光纤技术研究的急剧增加,利用SBS效应的多波长光纤激光传感技术,近年来受到了广泛的关注。本论文针对基于SBS效应的多波长输出进行了一系列的理论和实验系统研究,主要内容如下:(1)首先介绍了课题研究背景,主要讲述了传统光纤传感器的分类和优缺点;其次分析了新型多波长光纤激光传感器的研究意义;然后引入了布里渊散射的传感应用潜能,列举出了多波长布里渊光纤激光传感器的研究现状;最后说明了本论文的主要内容和创新点。(2)详细介绍了布里渊散射的基本理论以及SBS多波长输出的形成过程;然后分析了布里渊频移的温度传感特性,给出了Stokes波长的线宽和温度分辨率的理论计算过程;最后介绍了基于布里渊散射的其他传感系统。(3)针对L波段提出并实验论证了一种可切换频率间距的多波长布里渊掺铒光纤激光器(MW-BEFL),利用光开关在单、双倍Brillouin频移(BFS)间切换。可分别观察到高达24个频率间隔为10GHz的稳定输出通道,以及12个频率间隔为20GHz的稳定输出通道。分别通过实验讨论了不同980nm泵浦功率和种子泵浦功率/波长对输出的Stokes波个数的影响,研究了其波形稳定性,并分析了耦合系数对输出波形的影响。(4)设计并实验研究了一种使用掺铒光纤线性放大结合Brillouin增益的多波长光纤激光传感器,生成了31个输出通道。分析了该传感装置作为多波长激光器的基本特性,研究了不同温度对各阶Stokes波的中心频移量的影响,证明了Brillouin频移对温度的线性依赖,最终获得的温度灵敏度系数可达到/15.27 MHz℃。分析了湿度对温度传感器的误差影响以及频移波动误差,其分别引起的测量误差为?.08660℃和?2850.℃。

关键词：受激布里渊散射光纤传感多波长光纤激光器布里渊频移温度灵敏度系数

表面粘贴式光纤Bragg光栅传感器温度补偿研究

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表面粘贴式光纤Bragg光栅传感器温度补偿研究

作者：吴伟豪重庆交通大学

学位级别：硕士

在桥梁结构健康监测中,传感器作为采集信息工具,位于监测系统的最前端,其输出信号的稳定性和可靠性对整个监测系统至关重要,FBG传感器因其具有体积小、耐久性高、损耗低、电绝缘性好、抗电磁干扰、灵敏度、测量精度高等优点在结构健康... 详细信息

在桥梁结构健康监测中,传感器作为采集信息工具,位于监测系统的最前端,其输出信号的稳定性和可靠性对整个监测系统至关重要,FBG传感器因其具有体积小、耐久性高、损耗低、电绝缘性好、抗电磁干扰、灵敏度、测量精度高等优点在结构健康监测中得到广泛应用。提出表面粘贴式FBG传感器应用于桥梁拉索中进行监测的方法,利用温度补偿后FBG传感器的波长改变量反映拉索索力变化,该方法为表面粘贴式FBG传感器应用于实际工程中提供了坚实的基础。本论文以表面粘贴式FBG传感器为研究对象,采用理论推导、有限元仿真与试验相结合的方法,针对FBG传感器在测量过程中存在温度与应变交叉敏感的问题,对表面粘贴式FBG传感器的温度响应及温度补偿进行研究,并应用于工程实际,主要研究内容及结果如下:(1)在表面粘贴式FBG传感器应变传递效率和最小粘贴长度的基础上,建立了表面粘贴式FBG传感器温度响应模型,推导了FBG传感器温度响应公式,通过有限元仿真及温度响应实验,验证其温度灵敏度系数计算公式的正确性,通过正交实验确定了表面粘贴式FBG传感器参数对温度灵敏度系数影响的主次顺序。(2)以表面粘贴式FBG传感器实际温度响应为基础,推导了表面粘贴式FBG传感器温度补偿理论公式。设计制作微型毛细管封装FBG温度传感器,通过水浴试验对传感器的温度灵敏度系数进行标定,并验证了表面粘贴式FBG传感器温度补偿理论公式的有效性。(3)表面粘贴式FBG传感器应用于实际工程中,经过毛细管封装FBG温度传感器的修正后,测试结果能够反映斜拉索的实际状态,取得了较好的监测效果。

关键词：表面粘贴式FBG传感器温度响应温度传感器温度灵敏度系数温度补偿

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一种基于恒流源的温度补偿电路设计

集成电路与嵌入式系统 2024年

作者：杨景灵焦新泉李辉景姜喜洋中北大学电子测试技术国家重点实验室

传感器通常采用金属或半导体作为其敏感元件，半导体材料在受到外界光热刺激时，其导电性能会发生显著变化，进而导致传感器的输出信号出现温度漂移现象。温度漂移严重影响着传感器的测量精度和应用范围，要想使其具有更高的温度稳定性... 详细信息

传感器通常采用金属或半导体作为其敏感元件，半导体材料在受到外界光热刺激时，其导电性能会发生显著变化，进而导致传感器的输出信号出现温度漂移现象。温度漂移严重影响着传感器的测量精度和应用范围，要想使其具有更高的温度稳定性，就必须对其进行温度补偿。压力传感器由于压阻系数受温度影响会产生温度漂移且温度灵敏度系数一般为负数，设计采用具有正温度系数的恒流源作为激励驱动传感器，通过经串并联电阻法补偿过的惠斯通电桥对传感器进行灵敏度温度补偿，使传感器在温差较大的环境下可以稳定输出。试验结果表明，压阻式压力传感器经过该二级补偿电路，在-50～75 ℃范围内，零点与满量程输出信号趋于稳定，误差小于0.35%FS。

关键词：恒流源传感器温度漂移温度灵敏度系数补偿电路

高强钢丝表面封装FBG传感器的温度响应研究

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公路交通技术 2024年第1期40卷 136-144页

作者：严琨吴伟豪徐代苓张恒李琦招商局重庆交通科研设计院有限公司重庆400067 桥梁工程安全与韧性全国重点实验室重庆400067 中国电建华东勘测设计研究院有限公司杭州311100 重庆万桥交通科技发展有限公司重庆401336 中交公路长大桥建设国家工程研究中心有限公司北京100088

为解决桥梁缆索高强钢丝表面封装光纤光栅应变传感器(HSW-FBG传感器)的温度修正问题,建立HSWFBG传感器的温度响应模型并推导其温度灵敏度系数计算公式,基于正交试验设计并制作9根HSW-FBG传感器,通过水浴试验对传感器的温度响应进行了验... 详细信息

为解决桥梁缆索高强钢丝表面封装光纤光栅应变传感器(HSW-FBG传感器)的温度修正问题,建立HSWFBG传感器的温度响应模型并推导其温度灵敏度系数计算公式,基于正交试验设计并制作9根HSW-FBG传感器,通过水浴试验对传感器的温度响应进行了验证与分析。结果表明:FBG传感器在封装后其温度灵敏度系数出现了较大变化,通过水浴试验验证了HSW-FBG传感器的温度灵敏度系数计算公式的准确性;通过影响参数分析及极差分析,温度灵敏度系数的影响顺序由主到次依次为基体热应力系数、光纤初始波长、封装材料热应力系数、封装层横截面面积,其中基体材料对HSW-FBG传感器温度响应具有决定性作用。HSW-FBG传感器的温度响应研究结果将为其工程应用打下坚实的基础。

关键词：桥梁缆索 HSW-FBG传感器温度灵敏度系数正交试验设计水浴试验极差分析

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耐高温光纤Bragg光栅的响应特性研究

应用光学 2007年第2期28卷 209-211页

作者：乔学光李婷王宏亮贾振安刘钦朋王向宇西安石油大学光纤传感重点实验室西安710065

以耐高温光纤光栅和普通的光纤光栅为实验研究对象,研究了其高温特性。普通的FBG,当温度超过300℃以上,光纤光栅已变黑变脆,虽然有传感特性,但已不能在实际中应用;通过对耐高温光栅裸栅进行300℃以上的高温实验,发现耐高温FBG处于20℃-... 详细信息

以耐高温光纤光栅和普通的光纤光栅为实验研究对象,研究了其高温特性。普通的FBG,当温度超过300℃以上,光纤光栅已变黑变脆,虽然有传感特性,但已不能在实际中应用;通过对耐高温光栅裸栅进行300℃以上的高温实验,发现耐高温FBG处于20℃-350℃之间时反射波长与温度之间有着良好的线性关系,且光栅性能良好,没有出现被碳化现象,灵敏度为0.01 nm/M Pa;随着温度进一步升高,FBG反射波长与温度开始呈现非线性关系。实验结果表明,耐高温光栅适合于高温油气井下应用。

关键词：光纤布拉格光栅(FBG) 反射波长高温特性温度灵敏度系数