[发明专利]一种基于荧光光纤的测温方法

说明书

本发明涉及一种基于荧光光纤的测温方法，解决现有获得荧光寿命方式准确性低的问题。该方法包括以下步骤：步骤1、脉冲激发光源发出脉冲信号，脉冲信号透过分光镜传递至聚光镜，通过聚光镜聚光和光纤耦合器耦合后，传递至光纤探头的荧光材料；步骤2、荧光材料受到脉冲信号的激发，发出相应的激发信号，该激发信号通过光纤耦合器耦合后传输至聚光镜；步骤3、步骤2中的激发信号通过聚光镜后被分光镜反射至光电二极管；步骤4、光电二极管将受激发信号换成需要采集的荧光电信号，从而获得荧光衰减后的电压数据；步骤5、将步骤4中采集到的数据通过最佳位置拟合算法，获得荧光寿命；步骤6：通过步骤5获得的荧光寿命标定温度。

技术领域

本发明涉及温度测量方法，具体涉及一种基于荧光光纤的测温方法。

背景技术

荧光测温的基本原理是荧光物质在某一段温度范围内，它们的荧光寿命与温度表现出一定的相关性，因而可通过不同温度下的荧光寿命来测量温度。根据原子跃迁原理，当光照射在荧光物质上时，其内部的电子获得能量从而由基态到激发态，从激发态返回基态放出的辐射能使荧光物质发出荧光，在激发光被移除后，荧光持续发射时间取决于基发态的寿命，最后的衰减曲线类似与指数衰减方式，衰减的时间常数即荧光寿命是温度的单值函数，通过对激发后产生的荧光的寿命进行检测，从而计算出相应的温度。

在硬件处理平台上需要处理多个不同的任务时，计算荧光寿命的快速性和准确性是非常重要的，因为荧光寿命与其要检测的物理参数至关重要。在实际环境中，通过荧光光纤测试真实环境中的温度时，荧光衰减曲线并不一定能够完全的吻合理想化的指数衰减等式，这是因为荧光衰减曲线中可能包含有噪声等其它干扰，使得荧光信号不能很好的用于计算荧光寿命，从而影响荧光寿命的准确性。

发明内容

本发明的目的是解决现有获得荧光寿命方式准确性低的问题，提供一种基于荧光光纤的测温方法。本发明方法通过硬件系统采集荧光数据信息，然后通过根据最佳位置拟合方法计算出荧光寿命进行应用，通过建立荧光寿命与温度的列表为后续的测温建立依据，等到真实环境中再计算出荧光寿命就可以通过查表来计算出温度。

本发明的技术方案是：

一种基于荧光光纤的测温方法，包括以下步骤：

步骤1、脉冲激发光源发出脉冲信号，脉冲信号透过分光镜传递至聚光镜，通过聚光镜聚光和光纤耦合器耦合后，传递至光纤探头的荧光材料；

步骤2、荧光材料受到脉冲信号的激发，发出相应的激发信号，该激发信号通过光纤耦合器耦合后传输至聚光镜；

步骤3、步骤2中的激发信号在通过聚光镜后被分光镜反射至光电二极管；

步骤4、光电二极管将受激发信号换成需要采集的荧光电信号，从而获得荧光衰减后的电压数据；

步骤5、将步骤4中采集到的数据通过最佳位置拟合算法处理，从而获得荧光寿命；

具体为：根据荧光衰减后的电压数据与荧光强度的已知关系，从而得到荧光强度I与荧光寿命τ添加误差干扰α后的测量衰减公式：

对公式(3)取对数可得：

lnI₀-ln(I-α)＝t/τ(4)

对公式(4)进行拟合，得到荧光寿命τ；

步骤6：通过步骤5获得的荧光寿命得到温度。

进一步地，步骤6中的荧光寿命在标准荧光寿命表中有相应值，则该标准荧光寿命表中对应的温度值为实际测得的温度。

进一步地，步骤6中的荧光寿命在标准荧光寿命表中的相邻两个标准荧光寿命之间，则使用线性内插法得出相应的温度值。