光纖溫度傳感器的基本工作原理是將來(lái)自光源的光經(jīng)過(guò)光纖送入調(diào)制器，待測(cè)參數(shù)溫度與進(jìn)入調(diào)制區(qū)的光相互作用后，導(dǎo)致光的光學(xué)性質(zhì)(如光的強(qiáng)度、波長(zhǎng)、頻率、相位等)發(fā)生變化，稱(chēng)為被調(diào)制的信號(hào)光。再經(jīng)過(guò)光纖送入光探測(cè)器，經(jīng)解調(diào)后，獲得被測(cè)參數(shù)。
光纖溫度傳感器種類(lèi)很多，但概括起來(lái)按其工作原理可分為功能型和傳輸型兩種。功能型光纖溫度傳感器是利用光纖的各種特性(相位、偏振、強(qiáng)度等)隨溫度變換的特點(diǎn)，進(jìn)行溫度測(cè)定。這類(lèi)傳感器盡管具有傳、感、合一的特點(diǎn)，但也增加了增敏和去敏的困難。
傳輸型光纖溫度傳感器的光纖只是起到光信號(hào)傳輸?shù)淖饔?，以避開(kāi)測(cè)溫區(qū)域復(fù)雜的環(huán)境。對(duì)待測(cè)對(duì)象的調(diào)制功能是靠其他物理性質(zhì)的敏感元件來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這類(lèi)傳感器由于存在光纖與傳感頭的光耦合問(wèn)題，增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性，且對(duì)機(jī)械振動(dòng)之類(lèi)的干擾比較敏感。
目前研究的光纖溫度傳感器主要利用相位調(diào)制、熱輻射探測(cè)、熒光衰變、半導(dǎo)體吸收、光纖光柵等原理。其中半導(dǎo)體吸收式光纖溫度傳感器作為一種強(qiáng)度調(diào)制的傳光型光纖傳感器，除了具有光纖傳感器的一般優(yōu)點(diǎn)之外，還具有成本低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，非常適合于輸電設(shè)備和石油井下等現(xiàn)場(chǎng)的溫度監(jiān)測(cè)，近年來(lái)獲得了廣泛的研究。
半導(dǎo)體吸收式溫度傳感器在理論上完全可以勝任電力設(shè)備等特殊環(huán)境的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量要求，具有精度高、響應(yīng)快、抗電磁干擾，無(wú)火花等優(yōu)點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中也發(fā)現(xiàn)了一些實(shí)際問(wèn)題。首先系統(tǒng)對(duì)外界環(huán)境的影響非常敏感，任何振動(dòng)、光纖的移位和環(huán)境光的變化都會(huì)對(duì)測(cè)量結(jié)果帶來(lái)影響，對(duì)實(shí)驗(yàn)條件要求比較嚴(yán)格。這可能是系統(tǒng)實(shí)用化的主要障礙。
其次，輸出信號(hào)比較弱，對(duì)檢測(cè)帶來(lái)了不便。還有塑料光纖的熱形變問(wèn)題，盡管在設(shè)計(jì)的探頭中光纖與半導(dǎo)體薄片留有一定縫隙，但當(dāng)溫度升到373K以上時(shí)，光纖還是產(chǎn)生了熱形變，引起衰減異常。更換石英光纖后也不理想，因?yàn)槠胀ǖ耐ㄐ攀⒐饫w芯徑太小，耦合問(wèn)題難以解決，傳輸效率低;大芯徑石英光纖韌性差，難以實(shí)際應(yīng)用。最后，自行設(shè)計(jì)的探頭還存在一定缺陷，半導(dǎo)體薄片與光纖的耦合并不理想，垂直和對(duì)準(zhǔn)都不好控制。
半導(dǎo)體吸收式溫度傳感系統(tǒng)非常適合于電氣設(shè)備等特殊環(huán)境的現(xiàn)場(chǎng)溫度監(jiān)測(cè)。通過(guò)建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型和matlab仿真，得到了較完善的理論體系和元件選取原則;通過(guò)實(shí)驗(yàn)一方面肯定了數(shù)學(xué)模型的可行性，另一方面也揭示了實(shí)現(xiàn)實(shí)用化產(chǎn)品存在的困難，一些可能的解決辦法是：(1)設(shè)置參考光路，并對(duì)入射光進(jìn)行調(diào)制，減少環(huán)境因素的影響;(2)設(shè)計(jì)低噪聲低溫漂的前置放大電路，以增強(qiáng)輸出信號(hào)的強(qiáng)度;(3)采用石英光纖束做為介質(zhì)，既解決高溫形變問(wèn)題，又可提高耦合效率;(4)設(shè)計(jì)新的探頭結(jié)構(gòu)，提高耦合效率和抗干擾能力?？偟膩?lái)看，這種傳感器的應(yīng)用前景還是十分廣闊的。
光纖溫度傳感器在電力系統(tǒng)的應(yīng)用中得到發(fā)展，由于電力電纜溫度、高壓配電設(shè)備內(nèi)部溫度、發(fā)電廠(chǎng)環(huán)境的溫度等，都需要使用光纖傳感器進(jìn)行測(cè)量，因此就促進(jìn)了光纖傳感器的不斷完善和發(fā)展。尤其是分布式光纖溫度傳感器得到了改善，經(jīng)過(guò)在電力系統(tǒng)行業(yè)的應(yīng)用，從而使其接收信號(hào)和處理檢測(cè)系統(tǒng)的能力都得到了提升。
光纖光柵溫度傳感器由于其較高的分辨率和測(cè)量范圍廣泛等優(yōu)點(diǎn)，也被廣泛應(yīng)用于建筑業(yè)溫度測(cè)量工作中。西方很多發(fā)達(dá)國(guó)家都已普遍采用此系統(tǒng)，進(jìn)行建筑物的溫度、位移等安全指標(biāo)的測(cè)試工作，例如，美國(guó)墨西哥使用光柵溫度傳感器，對(duì)高速公路上橋梁的溫度進(jìn)行檢測(cè)。通過(guò)廣泛使用，光柵溫度傳感器所存在的問(wèn)題，如：交叉敏感的消除、光纖光柵的封裝等都得到了解決，因而此系統(tǒng)得到了完善。
航空航天業(yè)使用傳感器的頻率較高，包括對(duì)飛行器的壓力、溫度、燃料等各方面的檢測(cè)，都需要使用光纖溫度傳感器進(jìn)行檢測(cè)，并且所使用到的傳感器數(shù)量多達(dá)百個(gè)，所以對(duì)傳感器的大小和重量要求很?chē)?yán)格。因此，基于航空航天業(yè)對(duì)傳感器的要求，光纖溫度傳感器的體積、重量規(guī)格方面都經(jīng)過(guò)了調(diào)整。
