[发明专利]用于荧光测温系统的信号处理方法

说明书

本发明涉及一种用于荧光测温系统的信号处理方法，所述信号处理方法包括根据荧光强度信号在固定时间内的噪声幅度分布和信噪比对采集的荧光信号进行过滤处理并对过滤后的所述荧光信号进行去噪处理，计算处理后荧光强度信号的荧光寿命，获取荧光寿命和温度的转换关系以标定温度；本发明可有效提升测温的准确性、稳定性和灵敏度。

技术领域

本发明涉及光纤测温技术领域，特别是涉及一种用于荧光测温系统的信号处理方法。

背景技术

荧光光纤测温系统是一种新型的温度传感器，利用荧光寿命和温度之间的单调对应关系实现。与传统的测温仪(如热电偶、热敏电阻)相比，具有抗电磁干扰、高精度、寿命长、适应性好等特点，适合高电压、强电磁环境，可以应用于各种工业环境中的温度监测。

荧光是电子受激辐射产生的。激励停止后，电子在激发态停留后返回基态的平均时间为荧光寿命。荧光测温系统采集荧光强度信号，计算荧光寿命并标定温度。测温的准确性和灵敏度受光源噪声、荧光噪声和系统噪声的影响。为了适应特殊的工业环境，降低成本，噪声会随着系统硬件的设置而大幅增加。所以高效精确的信号处理方法是荧光测温系统的重要组成部分，有必要针对低信噪比的荧光光纤测温系统的稳定性弱、精度低等技术问题，提供一种准确稳定的信号处理方法。

发明内容

一种用于荧光测温系统的信号处理方法，包括：

根据荧光强度信号在固定时间内的噪声幅度分布和信噪比对采集的荧光信号进行过滤处理并对过滤后的荧光信号进行去噪处理；

计算处理后荧光信号的荧光寿命；

获取所述荧光寿命和温度的转换关系以标定温度。

在其中一个实施例中，所述对过滤后的所述荧光信号进行去噪处理时，采用小波变换、定长积分或均值算法对所述荧光信号进行去噪处理。

在其中一个实施例中，所述计算处理后荧光信号的荧光寿命时，采用差分算法或非线性最小二乘Levenberg-Marquart拟合算法计算处理后荧光信号的荧光寿命。

在其中一个实施例中，所述差分算法包括双步长差分算法和多项式差分算法。

在其中一个实施例中，所述双步长差分算法采用以下公式计算荧光寿命：

其中，a和b为设置的两个步长参数，T₀为自然数，R1(t,a,b)＝D(t+b,a)/D(t,a)，D(t,a)＝M(t+a)-M(a)，M(t)为所述对采集的荧光信号进行过滤和去噪处理后获取的荧光信号的衰减曲线。

在其中一个实施例中，所述多项式差分算法采用以下公式计算荧光寿命：

荧光寿命τ＝-a/log(r)；

其中，r是多项式或者多项式的根，n和a是大于1的自然数，T₀为自然数，R2(t,n,a)＝D(t,na)/D(t,a)，D(t,a)＝M(t+a)-M(a)，M(t)为所述对采集的荧光信号进行过滤和去噪处理后获取的荧光信号的衰减曲线。

在其中一个实施例中，所述获取荧光寿命和温度的转换关系时，采用最小二乘法进行以下多项式拟合以获取荧光寿命和温度的转换关系：

H＝c₀+c₁τ+...+c_nτⁿ；

其中，H表示温度，τ表示荧光寿命，(c₀,c₁,...,c_n)表示多项式系数。