第33卷，第4期 2013年4月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol. 33, No. 4, ppl146-1150
April,2013
基于光谱线性频移的粮仓温度网络监测系统的研究
王高，刘少聪，闻强，赵辉，赵宇
中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室，电子技术测试国家重点实验室，山西太原
030051
摘要为了精确、稳定地获得粮仓内大范围的温度分布，设计了光纤布拉格光栅测温系统。利用光纤布拉格光所测温度与中心波长之间存在线性的关系，根据光谱线性额移函数获得仓内各位置的精确温度。其中每个光栅的工作波长相互分开，经3dB的耦合器反射后，再用波长探测解调系统对多个光的线性频移进行测量，即可检测出仓内各处的温度。实验采用FBG封装的光纤、LPT-101型光源、放大处理电路等设备获得采集得到的温度信息。通过Origin软件画出了被测温度与波长频移的关系图，同时与传统的测量方法 K型热电偶的测量数据进行比较。实验结果显示，光纤布拉格光栅测得温度与标准温度更接近，且抗干扰能力更强，满足粮仓内大范围温度监测的要求。
关键词光纤布拉格光栅；温度检测；光谱线性频移；粮仓
DOI: 10, 3964/j. issn, 10000593(2013)04-1146-05
中图分类号：TP274
引言
文献标识码：A
分布式测温存在较大的系统误差；光纤传感器温度监测系统["]的优点是灵敏度高、形状任意、环境适应性高等，但相对测量难度大、工艺复杂、价格高；半导体吸收式光纤温度
粮食多为种子果实不易保存，为解决粮食生产的季节性和粮食消费常年性间的矛盾，如何实现粮食的安全储存属于世界性难题[1-3]，联合国粮农组织的调查显示，每年全球因粮食得变、虫害损失达到总量的8%，直接经济损失巨大通常粮仓的温度范围较大，0～65℃之间精度要求在士0.5 C以下才能保证对粮食储存的较好控制。局部粮温变化引起的发热和变，容易产生连锁反应，导致重大的经济损失[]。面在局部粮温控制中，最重要的是能对散布在粮食堆的各点温度进行实时监测，既可以独立地获得准确的温度值，又可以得到足够多的监控点分布
国外关于粮仓温度监控设计的文献很多。其中包括要西哥的六边形太阳能粮库、大利亚设计的高大型卧式粮仓，日本开发的远红外粮仓等，都是为了有效控制粮温面设计的。目前，国内外应用于粮温监测的主要手段有：热电偶传感器温度监测系统[，7，具有结构简单，测温范围大等优点，但由于其采用接触测量的方式，容易受到污染，且检测精度低；模拟集成温度传感器温度监测系统""，具有体积小、功耗低、误差小等特点，但每个探测点需要匹配处理电路，
收稿日期：2012-11-06，修订日期：2013-01-25
传感器温度监测系统的优点是光纤仅用于传输，采用其他光学或机械的元件，监测温度的变化；智能（数字）温度传感器温度监测系统，其内部包含处理芯片，适用于测温位置在线处理的场合。我国传统的内部温度测量方法是直接将温度计插人粮食中检测，工作量大、效率低、精度差；除此之外，国内还有采用基于PN结或热敏电阻的温度检测系统，但传统电路设计上存在干扰、滤波不稳定，线路复杂等间题。面测温电缆技术在实际应用中不但工艺复杂，且部分结构需要专用设备，十分不便
相比之下，采用波长调制的光纤布拉格光栅（fiberbragg grating，FBG)传感器[1-3]整免了温度测试信号受光源变动、光纤损耗等的影响；采用波分复用技术在-一根光纤中串入多个布拉格光栅实现分布式测量，大大降低了系统复杂度；利用光谱线性频移的监测手段，测量精度高、范广、分布密度大。本工作在采用分布式光纤布拉格光栅结构的基础上，利用光纤布拉格光栅所测温度与中心波长之间的线性函数关系，提出了一种通过光谱线性频移反演分布式粮温的新方法，提高了检测精度、温控范围和温度数据密度。
基金项目：国家自然科学基金项目（60637010），总装国防科技基金项目（9140C120402120C12055），山西省青年科技研究基金项目
(2012021013-5)资助
作者简介：王高，1973年生，中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室副教授万方数据
e-mail; gxx@nuc. edu. cn