荧光强度式光纤温度计的原理与特点
仪器网 · 2012-07-14 23:41 · 46452 次点击
A荧光强度式光纤温度计
原理与特点
荧光强度式光纤温度计是利用光致发光效应制成的。即稀土荧光物质在外加光波的激励下,原子处于受激励状态,产生能级跃迁。当受激原子恢复到初始状态时,发出荧光,且出现余辉,其强度与人射光能量及荧光材料的温度有关。若人射光能量恒定,则荧光强度只是温度的单值函数,其关系如下
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式中I(t)—余辉段荧光强度,cd
A—常数;
Io—起始段荧光强度,cd;
t--荧光材料温度,℃;
T—时间常数,So
实际应用中,为克服人射光强度和光路衰减的影响,多采用测址两个荧光光谱比值的方法。在该温度计中,光纤不作为感温元件,而仅起导光作用。由于物体的荧光仅在低温区具有可检测的荧光温度特性,而在高温区则由于荧光淬灭以及辐射背景的增加而无法适用,因此它只适于低温区的测量。
b结构
荧光强度式光纤温度传感器的结构如图2-72所示。它的一端固结着稀土磷化合物,并处于被测温度的环境下。从仪表中发出恒定的紫外线,经传送光纤束投射到磷化合物上,并激励其发出荧光,此荧光强度随温度而变化,通过接收光纤束把荧光传送给光导探测器,后者的输出即可用于表示温度。
图2-73是荧光强度式光纤温度计的原理框图。光源2在脉冲电源】的激励下发出紫外辐射作为激励光束,经透镜3校直为近似平行光,再由滤光器4去除可见光,经分光镜(半透半反射镜)5后,其透射部分用透镜6聚焦射人光纤7,再经过光纤投射到荧光物质12上。从光纤返回的荧光,经透镜6校直为近似的平行光,再经过分光镜5分成两路,其反射部分通过滤光器8分出两路特定波长的谱线,然后通过透镜9聚焦到两个固体光电探测器.O.L。探测器输出的信号经放大处理电路11后实现相关运算。
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荧光强度式光纤温度计具有体积小、结构简单、测温范围宽、重复性好等优点,测溢范围为一30~250oC,一般测量准确度为正负0.5oC,等级高的可达士0.1oC,响应时间为1/4-4s
荧光强度式光纤温度计由于探测部分和敏感端连成一体,没有导电物质,特别适合于狭小空间温度测量,例如:变压器热点和人体组织测温等。现已广泛应用于高压设备、广播设备、医疗装置和石油化工等的温度检测中。
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