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光纤光栅温度传感技术与喇曼散射温度传感技术的比较
东方客
光纤光栅温度传感技术与喇曼散射温度传感技术的比较光纤光栅温度传感技术与喇曼散射温度传感技术都是新近发展起来的用于测量空间温度分布的光子传感器系统,由于系统具有防燃、防爆、抗腐蚀、抗电磁干扰、在有害环境中使用安全等性能,因而都是世界上具有先进水平的传感技术,但两者各有其适用范围,也各有其特点。以下作一简单比较,仅供参考:一、相同点1)两者同属光纤类传感技术光导纤维最早在光学行业中用于传光及传像。在20世纪70年代初生产出低损光纤后,光纤在通信技术中用于长距离传递信息。但是光导纤维不仅可以作为光波的传播媒质,而且光波在光纤中传播时表征光波的特征参量(振幅、相位、偏振态、波长等)因外界因素(如温度、压力、磁场、电场、位移、转动等)的作用而间接或直接地发生变化,从而可将光纤用作传感元件来探测各种物理量。这就是光纤传感器的基本原理,如图所示。2)两者具有一些共同特性:与传统的传感器相比,光纤传感器的主要特点是:抗电磁干扰,电绝缘,耐腐蚀,本质安全由于光纤传感器是利用光波传输信息,而光纤是电绝缘、耐腐蚀的传输媒质,因而不怕强电磁干扰,也不影响外界的电磁场,并且安全可靠。这使它在各种大型机电、石油化工、冶金高压、强电磁干扰、易燃、易爆、强腐蚀环境中能方便而有效地传感。灵敏度高利用长光纤和光波干涉技术使不少光纤传感器的灵敏度优于一般的传感器。其中有的已由理论证明,有的已经实验证,如测量水声、加速度、辐射、温度、磁场等物理量的光纤传感器。重量轻,体积小,外形可变光纤除具有重量轻、体积小的特点外,还有可绕的优点,因此利用光纤可制成外形各异、尺寸不同的各种光纤传感。这有利于航空、航天以及狭窄空间的应用。测量对象广泛目前已有性能不同的测量温度、压力、位移、速度、加速度、液面、流量、振动、水声、电流、磁场、电压、杂质含量、液体浓度、核辐射等各种物理量、化学量的光纤传感器在现场使用。对被测介质影响小这对于医药生物领域的应用极为有利。便于复用,便于成网有利于与现有光通信技术组成遥测网和光纤传感网络成本低有些种类的光纤传感器的成本将大大小于现在同类传感器。2.不同点1)检测原理不同:基于喇曼散射的光纤温度传感器所检测的物理量是微弱的后向喇曼散射光的光强。微弱的后向喇曼散射光的光强会随着检测光缆周围温度的变化而变化,通过检测后向喇曼散射光的光强从而测知光缆周围的温度值。但后向喇曼散射光的光强不仅非常弱小,而且还会受发光光源稳定性、连接损耗、光缆缺陷、光缆位置的微小变动等因素的影响,从而影响检测结果的可靠性。光纤光栅温度传感器检测的物理量是光纤光栅布拉格波长,是数字式测量技术,具有极高的准确性。光纤光栅布拉格波长会随着光栅周围温度的变化而变化,通过检测光纤光栅布拉格波长的变化从而测知光栅周围的温度值。光纤光栅布拉格波长不受发光光源稳定性、连接损耗、光缆缺陷、光缆位置的微小变动等因素的影响,因而是讫今为止可靠性最高的光纤传感器。2)对光缆的要求不同:基于喇曼散射的光纤温度传感器要求光缆均匀性好、无缺陷,否则会导致测量误差,影响系统检测信号的可靠性;光纤光栅温度传感器采用数字式测量技术,光缆的非均匀性不会使光纤光栅布拉格波长发生变化。因而光纤光栅温度传感器对光缆的均匀性没有特别严格的要求。3)使用寿命不同:由于后向喇曼散射光极其微弱,基于喇曼散射的光纤温度传感器必须使用高功率的激光光源,其使用寿命为 小时量级;光纤光栅温度传感器使用LED光源,使用寿命为 小时量级,比前者高一个数量级,特别适合于在线监测、长期使用。4)主要性能不同:基于喇曼散射的光纤温度传感器受其信号处理方式的局限,温度精度及温度分辨率、空间精度及空间分辨率以及响应时间不可能同时达到很高的水平;光纤光栅温度传感器不受此局限。5)数据处理方式不同:基于喇曼散射的光纤温度传感器对数据的处理方式有两个特点,其一是对时间求平均,其二是对空间求平均,因而响应时间长;光纤光栅温度传感器是把检测的布拉格波长按照其内在规律转换为对应的温度值,不存在求平均的问题。由于喇曼散射光极其微弱,比微弱的瑞利散射光还要低一个数量级,基于喇曼散射的光纤温度传感器要想提高信噪比,提高温度精度,必须增加信号“累加”次数,因而大大延长相应时间。光纤光栅温度传感器无需作“累加”处理,具有很高的响应速度。三、参考结论3.1喇曼散射温度传感技术的主要优点:1)防燃、防爆、抗腐蚀、抗电磁干扰、在有害环境中使用安全;2)分布式温度检测;3)应用范围广;4)可操作性:光纤质轻、径细、柔软,,具有良好的可操作性。3.2喇曼散射温度传感技术的主要缺陷:1)喇曼散射系统的主要缺点是其微弱的散射光信号,大约为入射光的 ,即亿分之一,这样弱的信号使得信号的测量和处理变得很困难,从而严重限制了系统的性能;2)由于使用高功率的激光光源,使用寿命相对较小;3)受其测量原理的局限,测量精度与响应时间互相牵制,要提高测量精度就必须延长响应时间,要减小响应时间,又必须牺牲掉测量精度,二者不能同时达到很高的水平;4)长期使用中的性能稳定性差;5)由于检测信号微弱,信号处理非常复杂,系统造价昂贵;6)如果为了降低平均成本而扩大一套系统的检测区域,这样会使检测光缆的长度很长。这样做虽然降低了平均成本,但又导致另外的后果,那就是检测光缆中几个断点的出现就会使整个系统瘫痪。7)空间分辨率指标太低。如果空间分辨率为8米,将会出现漏报现象。8)系统中所使用的泵浦光源:高功率脉冲半导体激光器,以及探测器APD,不仅使用寿命短,而且难以长时间保持高性能的工作状态,从而影响系统性能。目前为止,高功率脉冲半导体激光器和探测器APD的性能在使用过程中的下降是比较快的。9)系统需要进行特性曲线定标,而系统在进行特性曲线定标时,要求整个线路处于非正常状态,线路的温度平均分布,只有在这种严格条件下测到的曲线才能如实反映光纤的物理特性,系统才能给出正确的温度信息,而要达到这样严格的条件比较困难。10)系统要经常校正零点设置,这不仅会影响系统的正常运行,而且,对零点的设置很难做到绝对准确。
2023-11-11
2条回答
问
汽车电子技术的发展方向是什么?当前有哪些新技术应用到汽车电子技术领域?
公告通知
1,雷达原理带来对行驶中车周围的危险的判断,然后控制车辆的很多环节,如降速,安全装置预处理,形成防范体系;2,总线技术带来零部件之间的信息沟通很容易,零部件的通用性提高,同时减少线束量,降低了成本;3,通过电子控制燃油喷射,提高功率降低油耗,减少废气排放;4,油电混合动力,把能量使用效率进一步提高。
2023-10-14
1条回答
问
99年A6车打不找车.仪器故障是123456缸喷油嘴是怎么
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主继电器,还有搭铁线
2023-09-05
5条回答
问
下面所列的是中学化学实验室中几种常见的玻璃仪器
乄痴情少年有着“痴伤”
下面所列的是中学化学实验室中几种常见的玻璃仪器: ①温度计 ②容量瓶 ③滴定管 ④烧杯 ⑤圆底烧瓶 ⑥量筒 ⑦玻璃棒 (1)一般应在常温下使用的仪器是 ②③⑥ (填写编号);(2)可作反应容器并可加热的是 ④⑤(填写编号) (2)下列两个实验中都要用到玻璃棒,但其作用可能不完全相同 A.在“用无水碳酸钠配制100mL0.12mol/L的碳酸钠溶液”的实验中,玻璃棒的作用是:(填写编号) ①② 溶解时是搅拌作用,移液时是引流作用 B.在“用氢氧化钠溶液、碳酸钠溶液、氯化钡溶液、盐酸、水等试剂除去粗盐中的Mg2+、Ca2+、SO42- 等杂质离子以获得纯净的食盐”的实验中玻璃棒的作用可能是: (填写编号) ①② 在反应时搅拌,起加速反应作用。沉淀过滤时起引流作用 。 ①搅拌 ②引流 ③蘸取溶液在测pH值时起③蘸取溶液
2023-08-02
5条回答
问
气体检测仪器常用的几种检测方法是什么?
昆山汉吉龙测控技术
超声检漏成像法 找 汉吉龙测控
2023-07-16
2条回答
问
如何在Matlab中使用Agilent USB/GPIB控制仪器
开心马骝
首先确认 0 7这两个参数也就是Agilent Technologies board index 和 instrument at primary address板好和地址设置正确通过GPIB连接的仪器,如果你用一个软件和它建立通信那么它的连接通道已经被占,其他软件就连不上它了
2023-06-25
2条回答
问
电气工程及其自动化同机械与精密仪器工程哪个专业更好
a5bbf17c6ae9
这两个专业无所谓哪个好,不在同一个学科,不在同一个平台竞争,两者所从事的职业不同也就没有哪个比哪个好。就像医生和教师哪个好,都好,你喜欢干那一行,他就好。1、从就业角度考虑,这两个专业都是传统热门专业,就业率都很高,而且这两个专业具有互补性,有机械和电气合起来就是机电,两者完美的结合在一起就是一个系统,比如说机器人,他的动作需要控制器来控制这就是电气自动化,动作执行需要机械。卫星,车辆等都是典型的例子。同时这两个专业有一定的交集,都要学到电学的一些基本理论。2、你如果喜欢电,计算机等就学电气工程及其自动化,如果喜欢机械,制图,设计就选机械制造及自动化,这两专业就业都很好。3、你对哪个专业的课程更感兴趣就选哪个专业。电气工程及其自动化专业培养从事与电气工程相关的自动控制、电力电子技术、电力系统自动化、信息处理、计算机科学与技术、可再生能源发电技术等领域工作的高级专门人才。毕业生可在机械、电力、电子、信息、石油、化工、交通、冶金、新能源等领域从事系统运行、电气自动化、计算机控制、电力电子及电气传动控制、电力系统等方面的研发、设计、制造、运行、管理、技术服务等工作,也可从事有关领域的科学研究和教学工作。本专业设电力电子与电气传动、电力系统自动化、可再生能源发电技术三个专业方向。机械制造及自动化:培养掌握现代设计方法、先进制造技术与机电一体化技术,能从事机电一体化产品及自动化生产系统研究与开发的高级专门人才。毕业生可在科研单位、政府部门、机电企业、机电产品进出口公司及商检部门从事机械产品、机电一体化产品的设计与制造、运行管理和经营销售、机电控制高新技术的开发和研究工作,也可在高校从事教学和科研工作。含机电一体化、机械制造、机设设计、包装自动化四个专业方向。主要课程:理论力学、材料力学、机械原理、机械设计、电工学、微机原理及应用、工程材料、材料成型技术、机械制造技术基础、数控技术、机械控制工程、机床液压传动、机电传动控制、机械制造装备设计、CAD/CAM技术。这两个专业可能选电气工程及其自动化的人一点,学习的内容不但有硬件还有软件,不但有强电也有弱电,就业面更广,不仅局限于控制,还有电力系统,电子技术,仪器仪表,发电等
2023-02-28
2条回答
问
下列装置常用于实验室制取气体.根据给出的装置回答下列问题:(1)指出编号仪器名称:①______,②_____
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(1)编号仪器分别是铁架台、长颈漏斗;(2)A装置适用于加热固体制取气体,且试管口无棉花,说明是用加热氯酸钾的方法制取氧气,方程式是:2KClO3MnO2 . △ 2KCl+3O2↑;排水法收集氧气的最佳时刻是导管口有气泡连续均匀冒出时,因为开始出来的氧气中含有空气;硫燃烧生成的二氧化硫有毒,可用氢氧化钠溶液吸收,反应方程式是2NaOH+SO2=Na2SO3+H2O;(3)实验室制取二氧化碳用大理石和稀盐酸常温反应,不需加热,属于固液常温型,故选发生装置B,二氧化碳的密度比空气大且能溶于水,所以用向上排空气法收集;装置B打开弹簧夹,盐酸和大理石接触生成二氧化碳,关闭弹簧夹,试管内压强增大,将盐酸压入长颈漏斗,固液分离,反应停止;反应方程式是:CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑;二氧化碳的密度比空气大,所以应从b导管进气,将空气挤压到集气瓶上部通过长导管排尽;(4)二氧化碳能与水反应生成了碳酸,所以溶液的pH小于7.故答案为:(1)①铁架台;②长颈漏斗;(2)2KClO3MnO2 . △ 2KCl+3O2↑;导管口有气泡连续均匀冒出时;2NaOH+SO2=Na2SO3+H2O;(3)BE;可以随时控制反应发生或停止;CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑;b;(4)<.
2023-02-12
3条回答
问
如图装置常用于实验室制取气体.根据给出的装置回答下列问题:(1)指出编号仪器名称:①______;②_____
07b56e453cdb
(1)由仪器的图和用途可知①为试管,②为酒精灯;故答案为:试管 酒精灯;(2)用加热高锰酸钾的方法制取氧气,在生成氧气的同时,还有锰酸钾和二氧化锰生成,所以化学方程式为:2KMnO4 △ . K2MnO4+MnO2+O2↑;由于刚开始冒出的是空气,等气泡连续并均匀冒出时,才是产生的氧气;浓硫酸具有吸水性,可做氧气的干燥剂;实验结束,如果先熄灭酒精灯,停止加热,再把导管移出水槽.这样随着试管的温度越来越低,试管内的气体体积就越来越小,内部大气压变小,在外部大气压的作用下,水槽内的水就会被顺着导管压到试管内,可能使试管由于受热不均从而炸裂;生成氧气时,由于高锰酸钾粉末会随着氧气流进入导管继续进入水槽,为避免这一现象的发生,往往会要试管口放一棉花团.铁丝在氧气中燃烧时,要在集气瓶底部预留少量水,防止生成的高温熔化物炸裂集气瓶底部;故答案为:2KMnO4 △ . K2MnO4+MnO2+O2↑ 连续并均匀 浓硫酸 防止水槽内的水倒流,引起试管底部炸裂 试管口没放棉花团 防止生成的高温熔化物炸裂集气瓶底部;(3)大理石(主要成分是CaCO3)和稀盐酸(主要成分HCl),二者接触即可发生反应生成氯化钙、水和二氧化碳.化学化学方程式为:CaCO3+2HCl═CaCl2+H2O+CO2↑;由于实验室制二氧化碳的反应条件是不需要加热,故发生装置为B;由于反应是两种化合物相互交换成分生成另个两种化合物的反应,故属于复分解反应;纯净的二氧化碳气体通入盛有蒸馏水的洗气瓶一段时间后,由于二氧化碳和水反应生成的碳酸属于酸,其溶液的pH小于7,其化学方程式为:CO2+H2O=H2CO3;故答案为:B CaCO3+2HCl═CaCl2+H2O+CO2↑ 复分解<CO2+H2O=H2CO3,
2023-02-12
2条回答
问
下列装置常用于实验室制取气体.根据给出的装置回答下列问题:(1)指出编号仪器名称:①______;②_____
105eb789241a
(1)编号仪器分别是铁架台、长颈漏斗;(2)A装置是加热固体制取氧气、且试管口有棉花可知是用高锰酸钾制取氧气,加热高锰酸钾生成锰酸钾、二氧化锰和氧气,方程式是:2KMnO4 △ . K2MnO4+MnO2+O2↑;利用排水法收集氧气的最佳时刻是气泡连续、均匀冒出时,因为开始出来的气体主要是试管内的空气;(3)实验室制取二氧化碳用大理石和稀盐酸反应,不需加热,属于固液常温型,故选发生装置B;二氧化碳的密度比空气大且能溶于水,故用向上排空气收集;使用该套装置制取气体可通过弹簧夹的开闭随时控制反应的发生和停止;(4)二氧化碳的密度比空气大,故气体应从b端通入,将空气挤压到集气瓶上部排出;若要制得的干燥的二氧化碳可将气体通过浓硫酸,根据洗气装置导管长进短出,气体从e端通入;若要检验收集到的气体是否为二氧化碳气体,可将收集到的气体通入澄清石灰水,若石灰水变浑浊则说明是二氧化碳,发生反应的方程式是:CO2+Ca(OH)2═CaCO3↓+H2O;故答案为:(1)铁架台;长颈漏斗;(2)2KMnO4 △ . K2MnO4+MnO2+O2↑;气泡连续、均匀冒出时;(3)BE;可以随时控制反应发生或停止;(4)b;G;e;将收集到的气体通入澄清石灰水,若石灰水变浑浊则说明是二氧化碳;CO2+Ca(OH)2═CaCO3↓+H2O.
2023-02-12
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