基于單片機的寬范圍高精度光纖傳感測溫儀的研制

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

有時(shí)需要對范圍很寬的溫度信號進(jìn)行測量，但是實(shí)現寬溫度范圍的測量，采用一個(gè)探測器的光纖傳感測溫儀很難達到要求。為了解決單一探測器光纖傳感器測溫儀范圍窄的不足，設計了利用雙光路系統，采用兩個(gè)不同波長(cháng)范圍探測器的光纖傳感測溫儀，實(shí)現測量溫度范圍的擴展，將測溫范圍的下限和上限延伸。實(shí)現大動(dòng)態(tài)范圍要求的光纖傳感測溫的關(guān)鍵技術(shù)之一是適應大動(dòng)態(tài)范圍要求的高信噪比的電子數據處理系統的設計。電子數據處理系統應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10 5W量級，遠遠超出放大器的動(dòng)態(tài)范圍，采用電子開(kāi)關(guān)動(dòng)態(tài)范圍擴展技術(shù)將測溫范圍分成若干溫度段，問(wèn)題就能解決；同時(shí)采用數據擬合等技術(shù)來(lái)實(shí)現高精度的測量。

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：信號拾取單元、模數轉換單元、鍵盤(pán)與顯示單元、8051單片機系統單元、RS-232通訊單元以及數模轉換單元。整個(gè)原理框圖如圖1所示。