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結合，實現高精度、高重復性、快速響應、非接觸式測量和高性價比的新型光纖傳感類測溫系統。該類測溫儀利用光纖的空間濾波效應，使入射光波從空間瞬態變為空間穩態，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。

有時需要對范圍很寬的溫度信號進行測量，但是實現寬溫度范圍的測量，采用一個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，采用兩個不同波長范圍探測器的光纖傳感測溫儀，實現測量溫度范圍的擴展，將測溫范圍的下限和上限延伸。實現大動態范圍要求的光纖傳感測溫的關鍵技術之一是適應大動態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態范圍高達10 5W量級，遠遠超出放大器的動態范圍，采用電子開關動態范圍擴展技術將測溫范圍分成若干溫度段，問題就能解決；同時采用數據擬合等技術來實現高精度的測量。

1 儀器基本原理框圖及功能框圖

整個儀器主要分為以下幾個部分：信號拾取單元、模數轉換單元、鍵盤與顯示單元、8051單片機系統單元、RS-232通訊單元以及數模轉換單元。整個原理框圖如圖1所示。