菲涅耳反射驱动的高效光纤温度传感器设计

本文主要探讨了一种基于菲涅耳反射原理和光时域反射(OTDR)技术的准分布式光纤温度传感器的设计与实现。这种新型传感器结构简单，由两个经过端面抛光的光纤对接组成，关键部分是两光纤间填充的温敏材料。当传感器周围的环境温度发生变化时，温敏材料的折射率会随之调整，进而影响菲涅耳反射的强度。菲涅耳反射是一种光学现象，当光线从一个介质斜射入另一个介质时，会在界面处发生反射，其强度取决于入射角和新介质的折射率。 通过将三个这样的传感头串联起来，OTDR能够捕捉到每个菲涅耳反射信号的微小变化，以此进行温度感应以及传感器位置的精确测量。实验结果显示，在-30℃至80℃的温度范围内，随着温度上升，传感器的菲涅耳反射强度呈现单调增大的趋势，显示出良好的温度传感特性，即线性响应，这对于温度监控非常有利。此外，这种设计还具有极低的附加损耗，这对于高精度的光纤通信系统来说是一个重要的优点。 该研究的关键技术包括菲涅耳反射的精确控制和OTDR的信号处理能力，它们共同确保了传感器对温度变化的高度敏感度和稳定性。论文强调了这种准分布式光纤温度传感器在实际应用中的潜力，特别是在需要实时、非接触式温度监测的环境中，如工业过程控制、建筑维护和能源管理等领域。 总结来说，这篇论文提供了一种创新的解决方案，将菲涅耳反射和OTDR技术结合，开发出一种高效、灵敏且易于部署的光纤温度传感器，这无疑为光纤光学传感技术的发展增添了新的可能性。