基于單片機(jī)的寬范圍高精度光纖傳感測(cè)溫儀的研制

光纖傳感器測(cè)溫儀是一種非接觸式測(cè)溫方式與光纖傳感技術(shù)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)高精度、高重復(fù)性、快速響應(yīng)、非接觸式測(cè)量和高性價(jià)比的新型光纖傳感類測(cè)溫系統(tǒng)。該類測(cè)溫儀利用光纖的空間濾波效應(yīng)，使入射光波從空間瞬態(tài)變?yōu)榭臻g穩(wěn)態(tài)，消除雜散光的影響，提高測(cè)量的精度和穩(wěn)定性；將光纖探頭和電子處理單元隔離，使信號(hào)處理單元不受環(huán)境高溫影響，提高抗電磁干擾能力；響應(yīng)速率快；根據(jù)熱源溫度，選擇最佳工作波段。

有時(shí)需要對(duì)范圍很寬的溫度信號(hào)進(jìn)行測(cè)量，但是實(shí)現(xiàn)寬溫度范圍的測(cè)量，采用一個(gè)探測(cè)器的光纖傳感測(cè)溫儀很難達(dá)到要求。為了解決單一探測(cè)器光纖傳感器測(cè)溫儀范圍窄的不足，設(shè)計(jì)了利用雙光路系統(tǒng)，采用兩個(gè)不同波長(zhǎng)范圍探測(cè)器的光纖傳感測(cè)溫儀，實(shí)現(xiàn)測(cè)量溫度范圍的擴(kuò)展，將測(cè)溫范圍的下限和上限延伸。實(shí)現(xiàn)大動(dòng)態(tài)范圍要求的光纖傳感測(cè)溫的關(guān)鍵技術(shù)之一是適應(yīng)大動(dòng)態(tài)范圍要求的高信噪比的電子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。電子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)應(yīng)采用高阻抗低噪聲前放。 500℃～1800℃溫度范圍的光功率的動(dòng)態(tài)范圍高達(dá)10 5W量級(jí)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出放大器的動(dòng)態(tài)范圍，采用電子開關(guān)動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展技術(shù)將測(cè)溫范圍分成若干溫度段，問題就能解決；同時(shí)采用數(shù)據(jù)擬合等技術(shù)來實(shí)現(xiàn)高精度的測(cè)量。

1 儀器基本原理框圖及功能框圖

整個(gè)儀器主要分為以下幾個(gè)部分：信號(hào)拾取單元、模數(shù)轉(zhuǎn)換單元、鍵盤與顯示單元、8051單片機(jī)系統(tǒng)單元、RS-232通訊單元以及數(shù)模轉(zhuǎn)換單元。整個(gè)原理框圖如圖1所示。