[发明专利]一种荧光光纤温度传感器的测温系统及方法

权利要求书

1.一种荧光光纤温度传感器的测温系统，其特征在于：包括荧光信号调理电路(1)、信号运算电路(2)及MCU控制电路(3)；

所述信号运算电路(2)包括输入电阻R1、反馈电阻R2及运算放大器(4)；

所述输入电阻R1的一端与运算放大器(4)的反相输入端连接；

所述反馈电阻R2的一端与运算放大器(4)的反相输入端连接，另一端与运算放大器(4)的输出端连接；

所述荧光信号调理电路(1)的输出端连输入电阻R1的另一端，用于输出荧光放大信号；

所述运算放大器(4)用于对荧光放大信号进行放大，获得荧光放大信号，运算放大器(4)的输出端连接MCU控制电路(3)的输入端；

所述MCU控制电路(3)用于接收荧光放大信号，进行数据处理产生测温数据，并将测温数据外发；

所述MCU控制电路(3)的反馈输出端接运算放大器(4)的同相输入端，用于产生校正信号对荧光放大信号进行校正。

2.根据权利要求1所述的一种荧光光纤温度传感器的测温系统，其特征在于：所述MCU控制电路(3)还包括滤波单元；

所述滤波单元包括并联的滤波电容C1和滤波电阻R3，所述滤波单元的一端接运算放大器(4)的同相输入端，其另一端接地。

3.根据权利要求1或2所述的一种荧光光纤温度传感器的测温系统，其特征在于：所述MCU控制电路(3)的输入端为A/D采集端口。

4.一种荧光光纤温度传感器的测温方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，在MCU控制电路(3)中设定运算函数关系式、荧光放大信号的波峰标准电压值V_f2和波谷标准电压值V_t2；所述运算函数关系式为：

T＝a×ΔP³+b×ΔP²-c×ΔP+D

式中：

T为荧光信号调理电路(1)采集被测对象的温度值；

ΔP为荧光放大信号的相位差；

a为三阶拟合系数；

b为二阶拟合系数；

c为一阶拟合系数；

D为常数；

步骤2，将荧光信号调理电路(1)的荧光放大信号送入运算放大器(4)的反相输入端；同时，将MCU控制电路(3)输出的校正信号送入运算放大器(4)的同相输入端，获得荧光放大信号；

步骤3，MCU控制电路(3)判断荧光放大信号的动态波形是否截顶或截底

若荧光放大信号的波峰电压值V_f1＞V_f2，则MCU控制电路(3)减小校正信号的电压值；然后返回步骤2；

若荧光放大信号的波谷电压值V_t1＜V_t2，则MCU控制电路(3)增大校正信号的电压值；然后返回步骤2；

若荧光放大信号的波峰电压值V_f1≤V_f2且荧光放大信号的波谷电压值V_t1≥V_t2，则将此时的荧光放大信号动态完整波形输入MCU控制电路(3)的A/D采集端口，并获得荧光放大信号动态完整波形的相位差；

步骤4，根据荧光放大信号动态完整波形的相位差，MCU控制电路(3)按照相位差与步骤1中设定的运算函数关系式进行运算，获得测温数据并输出。

5.根据权利要求4所述的一种荧光光纤温度传感器的测温方法，其特征在于：步骤1中，所述a取值范围为-3.25421≤a≤-3.15021；

b取值范围为53.1826≤b≤53.2626；

c取值范围为370.935≤c≤370.977；

D取值范围为837.96±0.05。

6.根据权利要求5所述的一种荧光光纤温度传感器的测温方法，其特征在于：步骤1中，所述运算函数关系式的拟合方法为：求荧光放大信号的相位差与标准温度源的最小二乘法。