基于虚拟仪器技术的辐射式光纤测温系统的研究(7)

3.5.2 滤光片参数确定 ........................................................................ 32

3.6 光电探测器及其转换电路 ................................................................ 32

3.6.1 Si-InGaAs光电探测器的结构原理及性能 .............................. 33

3.6.2 前置放大器 ................................................................................ 35

3.7 本章小结 ............................................................................................ 35

第4章 辐射式光纤测温系统实验分析 ........................................................ 36

4.1 系统设计 ............................................................................................ 36

4.2 滤光片旋转系统 ................................................................................ 36

4.3 光电转换电路 .................................................................................... 37

4.4 信号处理系统 .................................................................................... 38

4.5 系统软件设计 .................................................................................... 38

4.6 温度测量实验 .................................................................................... 39

4.7 本章小结 ............................................................................................ 41

结论 .................................................................................................................... 43

参考文献 ............................................................................................................ 45

致谢 .................................................................................................................... 47

附录 .................................................................................................................... 48

V

第1章 绪论

第1章 绪论

1.1 课题研究的背景

温度是最基本的物理量之一，它在许多科学领域内有重要作用，热力学、流体力学、物理、化学、冶金等学科中所研究的基本规律都与温度密切相关。在工业生产的许多领域中，温度的检测也是至关重要的，例如发电、塑料和玻璃的生产与成型、冶金等领域，温度的准确测量和控制是生产效率和产品质量的保证[1,2]。因此科学技术的不断发展对温度测量技术提出了更高的要求，主要表现在：

(1)对温度测量技术水平的要求更高。要求测量误差小，分辨率高，测量速度快，测量出温度轮廓和温度区域，测量范围扩大等。

(2)对温度测量技术应用范围的扩大。温度测量技术不断扩展到原来无法测量的新对象和不能采用原有方法的环境中的测量。新的测量对象包括：①以超高温及极低温为主的极限温度；②易被测量影响且热容量小的物体和微小物体；③从外部无法进行的内部温度测量，如火焰、钢水、铝液、钢液等温度测量。需要采用新方法测量的环境有①传感器、测量仪器易受损坏的腐蚀性环境；②高温、低温、高压、高磁场等极限环境；③易造成信号干扰的高频电磁场、高振动场等环境等。

为了适应发展的需要，科技人员进行了大量的研究，应用各种新材料和新加工技术，采用不同原理和新方法，研制出很多类型的温度传感器和测温系统，针对中、高温测量的传感器主要有：接触式测温的热电偶、热电阻传感器、非接触测温的光学辐射温度仪和光纤温度传感器。

热电偶、热电阻传感器的测温技术比较成熟，测温范围广，便于远距离测量且结构简单，因而应用较为广泛。但由于其测量系统的信号输送全为电量，易受外界电磁场的干扰和影响；无法实现多个传感器温度信号的融合和分布式测量；同时，制成传感器的导体是金属，易受腐蚀，故使用寿命受到限制[3,4]。

与此有所区别，光纤传感技术集传感和信息传输于一体，具有灵敏度高、响应速度快、动态范围大、抗电磁干扰、易于实现分布式测量等优点，还适 1

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