[发明专利]基于纳米荧光材料的光纤温度传感器及测量系统

权利要求书

1.一种基于纳米荧光材料的反射式光纤温度传感器，其特征在于，该传感器包括相互熔接的第一多模光纤(1)和空芯光纤(2)；其中，所述空芯光纤(2)内部充入荧光材料体(4)，从而构成传感单元；

所述第一多模光纤(1)，用于将光源发出的光传输至所述传感单元；

所述空芯光纤(2)，用于保证激光进入所述传感单元内的荧光材料体(4)，所激发出的信号光形成反射，输出用于温度测量的反射光。

2.一种基于纳米荧光材料的透射式光纤温度传感器，其特征在于，该传感器包括依序熔接的第一多模光纤(1)、空芯光纤(2)和第三多模光纤(3)；其中，所述空芯光纤(2)内部充入荧光材料体(4)，从而构成传感单元；

所述第一多模光纤(1)，用于将光源发出的光传输至所述传感单元，

所述空芯光纤(2)，用于保证激光进入所述传感单元，激发出信号光并输出形成部分反射，反射光用于温度测量；

所述第二多模光纤(3)，用于将经过所述传感单元输出的光源光激发的激发光耦合回第二多模光纤(3)，并传输。

3.一种基于纳米荧光材料的透射式光纤温度传感器，其特征在于，其中胶态纳米荧光材料(4)为胶态稀土纳米荧光材料或液态稀土纳米荧光材料。

4.一种基于纳米荧光材料的反射式光纤温度传感测量系统，其特征在于，该系统包括依序连接的980nm泵浦光源(5)、光纤耦合器(9)、光谱仪(7)和计算机(8)，所述光纤耦合器(9)连接所述基于纳米荧光材料的反射式光纤温度传感器(6)；所述基于纳米荧光材料的反射式光纤温度传感器包括相互熔接的第一多模光纤(1)和空芯光纤(2)，所述空芯光纤(2)内部充入荧光材料体(4)，从而构成传感单元；其中：

所述980nm泵浦光源5输出光接入所述光纤耦合器(9)的一端进入所述第一多模光纤(1)中进行传输，光源光传入所述空芯光纤(2)中，980nm激光打在所述空芯光纤(2)中的荧光材料体(4)上，激发出可见光波段的信号光，信号光以及光源光经过反射回到所述光纤耦合器(9)，由所述光纤耦合器(9)的另一端射出；所述光纤耦合器(9)的另一端连接所述光谱仪7，所述计算机(8)与所述光谱仪(7)连接，完成对传感器反射光谱的获取，通过计算透射光谱中一对耦合能级的激发峰的积分比值实现温度的测量；

所述980nm泵浦光源(5)，用于提供稀土离子进行上转换的光源信号；

所述第一多模光纤(1)，用于将光源发出的光传输至传感单元；

所述空芯光纤(2)，用于保证有充足的激光进入，在空芯光纤中进行激发出信号光并反射，从而在反射谱中形成上转换的激发峰，用于温度测量；

所述光纤耦合器(9)，用于接收空芯光纤中的反射光；

所述光谱仪(7)，获取温度传感器的反射光谱；

所述计算机(8)，对所述光谱仪(7)的光谱信号进行采集，得到数据进行处理。

5.一种基于纳米荧光材料的透射式光纤温度传感器测量系统，其特征在于，该系统包括依序连接的980nm泵浦光源(5)、基于纳米荧光材料的透射式光纤温度传感器(10)、光纤耦合器(9)、光谱仪7和计算机(8)，所述基于纳米荧光材料的透射式光纤温度传感器(10)包括依序熔接的第一多模光纤(1)、空芯光纤(2)和第三多模光纤(3)；其中，所述空芯光纤(2)内部充入荧光材料体(4)，从而构成传感单元；

所述980nm泵浦光源5的输出光由所述第一多模光纤(1)传入所述空芯光纤(2)，所述空芯光纤(2)放置于温箱中，所述980nm激光经空芯光纤(2)传输时将激发出可见光波段，可见光波段的光通过所述空芯光纤(2)中的荧光材料体(4)形成透射光，该透射光传输至所述第二多模光纤(3)；所述第二多模光纤(3)另一端连接所述光谱仪(7)，透射光经过所述第二多模光纤(3)传输到所述光谱仪(7)接收，所述计算机(8)与光谱仪7连接完成对传感器透射光谱的获取，通过计算透射光谱中一对耦合能级的激发峰的积分比值，实现温度的测量；

所述980nm泵浦激光源(5)，用于提供稀土离子进行上转换的光源信号；

所述第一多模光纤(1)，用于将光源发出的光传输至传感单元；

所述空芯光纤(2)，所述空芯光纤(2)，用于保证有充足的激光透过，从而在透射谱中形成上转换的激发峰，用于温度测量；

所述光谱仪(7)，用于获取温度传感器的透射光谱；

所述第二多模光纤(3)，用于将经过光源光激发的激发光耦合回光纤，并通过多模光纤传输至光谱仪；

所述计算机(8)，对所述光谱仪(7)的光谱信号进行采集，得到数据进行处理。