光纖溫度感測器工作原理為: 在低溫區（400℃以下）, 輻射訊號較弱, 系統開啟發光二極體(LED)使熒光測溫系統工作。 發光二極體發射調製的激勵光, 經聚光鏡耦合到Y型光纖的分支端, 由Y型光纖並透過光纖耦合器耦合到光纖溫度感測頭。 光纖感測頭端部受激勵光激發而發射熒光, 熒光訊號由光纖匯出, 並透過光纖耦合器從Y型光纖的另一分支端射出, 由光電探測器接收。 光電探測器輸出的光訊號經放大後由熒光訊號處理系統處理, 計算熒光壽命並由此得到所測溫度值。 而在高溫區（400℃以上）, 輻射訊號足夠強, 輻射測溫系統工作, 發光二極體關閉。 輻射訊號透過藍寶石光纖並透過Y型光纖輸出, 由探測器轉換成電訊號, 系統透過檢測輻射訊號強度計算得到所測溫度。

　　光纖感測頭端部由Cr3+離子摻雜, 實現光激勵時的熒光發射。 摻雜部分光纖長度為8～10 mm。 端部光纖的外表面同時鍍覆黑體腔, 用於輻射測溫。 (這時,光纖黑體腔長度與直徑之比大於10,可以滿足黑體腔表觀輻射率恆定的要求)。 值得注意的是, 避免或減少熒光發射部分與熱輻射部分的相互干擾, 對保證整個系統的效能十分重要。

　　經過分析, 可以發現這種干擾主要表現為:

　　1) 熒光訊號中輻射背景訊號對熒光壽命檢測精度的影響,

　　2) 光纖表面鍍覆對熒光強度的影響,

　　3) 光纖內Cr3+離子摻雜對黑體腔熱輻射訊號的影響。