荧光衰变式光纤温度计的特点与结构

  仪器网 ·  2012-07-14 23:41  ·  45672 次点击
特点
上述荧光强度式光纤温度计是基于荧光强度与温度的关系设计而成的,其在性能与成本上存在局限性:需要附加参考通道以检测另一波长处的发光强度,以便区分其他非热源因素导致的接收光强度的变化,如光纤弯曲、光源和探测器性能的蜕变等。基于荧光寿命的测温技术无需光强测量,只要荧光材料选择得当,温度仅根据“荧光寿命”这一本征参数来确定。检测一定物质的荧光寿命已经是光纤测温的一种比较成功的方案,目前在光纤测温仪中得到越来越多的应用。
荧光衰变式光纤温度计的测量范围是0一70`C,连续测温的偏差可达0.04`C。该荧光信号的上升和下降曲线可用一阶指数函数来描述,其时间常数是温度的函数。但在实际应用中,必须有效抑制激励光泄漏以及背景噪声等干扰信号,目前已成功地运用DSP技术实时测量荧光传感材料的衰变时间,很好地解决了上述问题。
b基本原理
闪烁光照射到掺杂的晶体上,可以激励出荧光来。荧光的强度衰变到初值的1/e时所需要的时间,称为荧光衰变时间[attach]50274[/attach]
。[attach]50274[/attach]
随温度的变化而变化,其关系可用下式表示
[attach]50275[/attach]
式中[attach]50274[/attach]
荧光衰变式光纤温度计的衰变时间,s;
RE,RT,k,△E—常数;
T--绝对温度,Ko
根据上述原理,可利用荧光物质的衰变时间来控制激励光源的调制频率,组成荧光衰变式光纤温度计。当温度变化时,荧光物质的衰变时间发生变化,从而改变了光源调制频率,若测出频率即测出温度。
结构
典型荧光衰变式光纤温度计的结构如图2-74所示。该系统采用发光二极管(LED)2作为激励光源,其频率由荧光物质的衰变时间来控制。光源的光通过透镜3进人滤光器4,把长波部分滤去,然后经过分光镜5和透镜6注人光纤7射向荧光物质8,以便激发荧光。返回的荧光由分光镜5藕合到滤光器9上。滤光器的作用是抑制散射光。经滤光器后的荧光经透镜10聚焦进人探测器11转换成电信号。此电信号经放大器12、相移器13和幅度控制器14,最后反馈到调制器I控制LED的发光。频率系统开始工作后,在一个频率上振荡,通过计数器15测量振荡频率,即可测量出被测对象的温度。
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来源:《热工测量仪表》,转载请注明出处-仪器信息网(www.cncal.com)

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