光学信号的采集由光学镜头实现(其原理如图2所示)，为了避免白光干扰以及保证成像的清晰准确，本研究使用一种沿径向折射率变化的自聚焦透镜，其具有直径小、重量轻、焦距短、数值孔径大、消像差性能好，端面可为平面，光学特性与透镜长度有关等特点。它具有独特的成像特性，一个自聚焦透镜可以起肴几个普通球面透镜的作用。作为成像元件使用时，可以做到很短的共轭距离。
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镜头模拟望远镜的原理可以作为将远处物点发出的球面波拉近放大并清晰成像的光学系统，它由两个会聚透镜组成，通过第1个凸透镜(通常是消色差双合透镜)能够形成一个倒立实像;第2个透镜用来考察该实像。在正常的调准状态下，凸透镜1第二焦面与凸透镜2第一焦面重合，因此人射平行光束亦以平行光束出射。适当选取其球而率半径，采用两个不胶合元件以利用其特有的布局灵活性，使球面无慧差，像差很小，以达到不晕设计的目的。然后将性能优良的自聚焦透镜安装在二次成像透镜之后，起到集光的作用，形成点像，更易于光纤接收。
光纤做为光信号传输通道，能够直接接收光波信号，不会形成不稳定信号，尽管在信号被光纤接收之前已存在噪声干扰，特别是在工业现场存在大量白光，但是光纤较强的抗干扰能力，以及滤波的特性能保证分辨率。将光纤掺杂不同的材料，调节窗口波长，利川光纤的空间滤波效应，使人射光波从空间瞬态变为空问稳态，并根据热源温度选择紫外、可见和红外等工作波段，达到被测温度、光纤选择和光电转换三部分最佳组合，实现光纤单线制传感温度信息至信号处理单元，实时测定动态、静态和高温高压等各种恶劣环境下的温度值。
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