光纤光栅温度传感器波长偏移校正方法及测温装置的制造方法
【技术领域】
[0001 ]本发明设及光纤光栅溫度传感器校正技术领域，尤其设及一种光纤光栅溫度传感 器波长偏移校正方法及测溫装置。
【背景技术】
[0002] 光纤光栅溫度传感器具有结构紧凑、体积小、抗电磁干扰、非电量等优点，在电力、 石油、化工、煤炭、消防等高电压、强干扰、强腐蚀、防爆场合得到了广泛应用，并且其封装形 式、精度校正等技术仍在不断的发展之中。光纤光栅溫度传感器由光栅、光纤、光源、检测电 路等构成，其光路原理如图1所示，当一束宽光谱光经过光纤光栅时，满足光栅布拉格 (化agg)条件的波长将产生反射，其余的波长透过光纤光栅继续传输。光栅的空间密度决定 了反射光的中屯、波长，不同密度的光栅将反射不同中屯、波长的光。当光栅的溫度变化时，光 栅的空间密度也发生变化，其反射光的中屯、波长也相应移动，通过检测反射光的中屯、波长 就可W计算出环境溫度，运就是光纤光栅溫度传感器的基本原理。由于光栅材料、光纤材 料、封装等因素的影响，反射光的中屯、波长移动与被测溫度并不是严格的线性关系，从而使 得光纤光栅溫度传感器产生误差。为提高测溫精度，目前成熟的产品普遍采用二次拟合法 来校正误差。二次拟合法公式为:λ= 3+Μ'+(：Τ2,其中：λ为反射波波长，T为被测溫度，a、b、c 为常量，需要实际标定。
[0003] 二次拟合法一般在中低溫区进行标定，因此二次拟合法在中低溫区有较好的精 度，误差在0.2°CW内，但在中高溫区(60°CW上），误差逐渐增大。
[0004] 已有的拟合法都是溫度T的二次或Ξ次拟合，检测到λ后需要解方程才能求出T，计 算量相对较大，实现较为复杂，用单个装置实现大容量(多测溫点）、实时性较高的测溫需求 时造价较高，不适用于高性价比、大容量(多测溫点）的应用需求。
【发明内容】
[000引本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种光纤光栅溫度传感器波长偏移校 正方法及测溫装置，采用波长偏移Ξ次拟合法，适应高性价比、大容量、多测溫点的应用需 求。
[0006] 为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0007] -种光纤光栅溫度传感器波长偏移校正方法，采用波长偏移Ξ次拟合法进行校 正，拟合公式为：
[000引Τ=Κ0+ΚιΔλ+Κ2Δλ2+Κ3Δλ3
[0009]其中：Τ为被测溫度，Δλ为相对于一基准反射波长的波长偏移，1(〇、1(1、1(2、1(3为常 量，需要实际标定。
[0010] W〇°C时的反射波中屯、波长为基准，则拟合公式为：
[0011] Τ=ΚιΔλ+Κ2Δλ2+Κ3Δλ3
[0012] 其中：Δλ为反射波相对于〇°C时反射波的中屯、波长偏移。
[0013] 一种测溫装置，采用权利要求1所述波长偏移Ξ次拟合法进行校正的测溫装置。
[0014] 包括CPU板，所述CPU板连接0S板，0S板与多路光纤连接，每路光纤串接多个测溫光 栅，0S板与A沈板也连接，ASE板上设有波长解调模块和光源；
[0015]CPU板对0S板发出切换光路的命令，0S板对多路光纤进行顺序切换，切换到某路光 纤时，该路光纤接通入射光源，光栅的反射光也通过该路光纤返回；切换成功后，CPU板对 ASE板上的波长解调模块发出解调命令，并通过数据总线读出解调后的多路光栅的中屯、波 长，根据波长数据计算出当前每个光栅的环境溫度;计算完成后CPU板对0S板发出下一个周 期切换命令，进行下一路光纤的处理，依此循环。
[0016] 所述CPU板通过控制总线与0S板、ASE板进行通信。
[0017]所述CPU板还与液晶显示屏、存储模块连接，计算出的每路光栅的环境溫度存储在 存储模块中并且通过显示器显示。
[0018]设有16路光纤，每路光纤串接16个测溫光栅。
[0019]本发明的有益效果：
[0020] 1:本发明的波长偏移Ξ次拟合法可W明显减少溫度拟合的计算量，实现较为简 单，检测到Aλ后直接计算出溫度T，提高了溫度计算的实时性。通过本发明提出的波长偏移 Ξ次拟合法可使光纤光栅在140°C时的误差控制在2°CW内。
[0021] 2:与已有的二次拟合产品比较，提高了光纤光栅溫度传感器在中高溫区的精度， 扩展了光纤光栅溫度传感器的测溫范围。
[0022] 3:通过软件编程将该拟合方法固化在光纤光栅测溫装置中，光纤光栅测溫装置可 进行IX16光路切换，每根光纤最大可串接16个测溫光栅，因此装置总计可检测256个测溫 点，用单个装置实现了大容量、实时性较高的测溫需求。
[0023] 4:为各种高电压、防爆、耐腐蚀、抗干扰等工程应用提供了高性价比、大容量的测 溫装置。
【附图说明】
[0024]图1为光纤光栅溫度传感器光路原理；
[0025] 图2为LE-TMS型光纤光栅测溫装置结构示意图；
[0026]图3为LE-TMS型光纤光栅测溫装置光路及总线示意图；
[0027]图4为测试标定系统示意图；
[002引其中，1、入射光，2、反射光，3、光栅，4、光纤，5、恒溫油槽。
【具体实施方式】
[0029]下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
[0030] 一种光纤光栅溫度传感器波长偏移校正方法，采用波长偏移Ξ次拟合法进行校 正，拟合公式为：
[0031 ]Τ=Κο+ΚιΔλ+Κ2Δλ2+Κ3Δλ3 (1)
[0032] 其中：Τ为被测溫度，Δλ为相对于一基准反射波长的波长偏移，1(〇、1(1、1(2、1(3为常 量，需要实际标定。
[0033] W〇°C时的反射波中屯、波长为基准，则拟合公式为：
[0034]Τ=ΚιΔλ+Κ2Δλ2+Κ3Αλ3 (2)
[0035]其中：Δλ为反射波相对于〇°C时反射波的中屯、波长偏移。
[0036]现有的二次拟合公式为：
[0037]A=a+bT+cf (3)
[0038] 其中:λ为反射波波长，T为被测溫度，a、b、C为常量，需要实际标定。
[0039]拟合系数标定:搭建如图4所示的溫度标定系统，系统由高精度恒溫油槽5(型号： 册C-Y)、光纤光栅3 (型号：SMF-28e)、LE-TMS光纤光栅测溫装置（型号：LE-TMS-16)组成。某 个光栅实际测得数据如表1所示：
[0040]表1:光栅反射波长与溫度关系的实测数据
[00