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OFDR測(cè)溫系統(tǒng)中需要根據(jù)待測(cè)溫度的大小,選擇合適的耐溫光纖。普通光纖與耐高溫光纖纖芯、包層的主要成分均為二氧化硅,耐溫1200℃以上,差異僅在于涂覆材料。普通光纖涂覆材料為丙烯酸樹脂,溫度高于85℃時(shí)開始軟化,至300℃左右分解,完全喪失對(duì)光纖的保護(hù)。聚酰亞胺光纖可短期耐溫350℃,大于600℃后發(fā)生碳化并剝落。金屬涂層光纖能在高于400℃的環(huán)境下使用,耐熱溫度與金屬熔點(diǎn)相關(guān)??梢?,大部分高溫環(huán)境中,光纖是在失去涂覆層保護(hù)下進(jìn)行傳感的。

昊衡科技使用OSI-S超高精度分布式光纖傳感儀做了一個(gè)溫度測(cè)量的實(shí)驗(yàn)。在一塊不銹鋼板上布設(shè)普通光纖,并在光纖兩端粘貼用于溫度校準(zhǔn)的熱電偶。然后將整個(gè)測(cè)試樣品放入高溫箱中,由常溫升至700℃。

圖(1)測(cè)試裝置示意圖


整個(gè)升溫過程共采集了32組數(shù)據(jù),由熱電偶對(duì)光纖測(cè)量溫度進(jìn)行校準(zhǔn),得到校準(zhǔn)系數(shù),如圖(2)所示:

圖(2) 光纖測(cè)量溫度校準(zhǔn)


之后導(dǎo)入校準(zhǔn)系數(shù),再次由400℃升溫至650℃,對(duì)比熱電偶溫度和光纖測(cè)量溫度,如圖(3)及表(1)所示:

圖(3)熱電偶、光纖測(cè)量溫度對(duì)比


序號(hào)

熱電偶溫度/℃

光纖測(cè)量溫度/℃

1

403.6

400.8

2

451.0

450.6

3

502.0

501.1

4

550.5

550.6

5

600.5

603.2

6

653.8

653.5

表(1) 熱電偶、光纖測(cè)量溫度對(duì)比


通過OSI-S的光纖測(cè)溫實(shí)驗(yàn)得出,高溫測(cè)量可以使用普通光纖,失去涂覆層的光纖仍然可以用來進(jìn)行傳感。實(shí)際應(yīng)用中,理論溫度系數(shù)已不適用,需要通過定標(biāo)實(shí)驗(yàn)校準(zhǔn)。校準(zhǔn)后的光纖測(cè)量溫度十分準(zhǔn)確,最大相對(duì)偏差不超過1%。