基于GaAs晶片吸收的點式光纖溫度傳感器研究.pdf

1、溫度是工業(yè)生產(chǎn)和控制過程中一個重要的檢測參數(shù)，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，溫度檢測的手段越來越多樣化，在很多特殊場合傳統(tǒng)電類溫度傳感器的應(yīng)用漸漸顯示了它的局限性，如強電磁場、易燃易爆、強腐蝕環(huán)境。光纖溫度傳感器具有結(jié)構(gòu)小、體積輕、抗電磁干擾、抗腐蝕、性能安全穩(wěn)定等優(yōu)點，彌補了傳統(tǒng)電類溫度傳感器的不足，擴大了溫度傳感器應(yīng)用范圍。近年來光纖溫度傳感器發(fā)展迅速，其中基于晶體吸收的光纖溫度傳感器體積小、結(jié)構(gòu)簡單，具有抗腐蝕、精度較高、能夠滿足特定應(yīng)用等

2、優(yōu)點，在溫度測量方面有著廣泛的發(fā)展前景。
　　 本文基于GaAs晶體在850nm處光吸收的原理特性及GaAs材料禁帶寬度隨溫度的變化關(guān)系，通過對透射式與反射式的GaAs吸收型光纖溫度傳感器的對比研究，獲得了基于GaAs晶片吸收的光纖溫度傳感器從而實現(xiàn)點式測量。本論文完成了以下工作：
　　 (1)簡要分析了基于GaAs晶體吸收的光纖溫度傳感器的基本原理、傳感特性及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀。提出了基于GaAs晶片吸收的反射式光纖溫度傳

3、感器的設(shè)計。
　　 (2)根據(jù)GaAs材料的溫度敏感特性，本文對影響GaAs吸收型點式溫度傳感器的因素進行了研究。為提高反射式光纖溫度傳感器的反射率，本文表征了溫度敏感晶片上所鍍Ag膜膜層質(zhì)量。
　　 (3)利用GaAs晶片制備了透射式光纖溫度傳感器和反射式的點式光纖溫度傳感器，分別研究了溫度-強度和溫度-波長之間的關(guān)系，研究結(jié)果表明，透射式溫度傳感器在-10℃到90℃的溫度范圍具有較高的測量精度和良好的重復(fù)性，精確度達

4、到±0.3℃；但該類傳感器需要導(dǎo)出光纖和光學(xué)校準部分，不能實現(xiàn)真正的點式溫度測量；反射式的點式溫度傳感器在-20℃到80℃的溫度范圍具有較高的測量精度，可實現(xiàn)點式溫度測量，精確度達到±0.5℃，但是重復(fù)性相對透射式較差，當(dāng)溫度進一步升高時，測量精度也下降，究其原因，主要是本研究透射式傳感器未采用任何膠黏劑，而反射式的溫度傳感器采用了有機粘接劑，造成重復(fù)性差，溫度過高時，測量精度下降。
　　 (4)本研究設(shè)計和搭建了光纖溫度傳感器