[發(fā)明專利]一種熒光測溫方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910626850.5
• 申請日: 2019-07-12
• 公開（公告）號: CN110186587B
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張巍巍;王嘉豪;萬璐;程浩;張志敏;龔勇清;史久林;何興道
• 申請（專利權(quán)）人: 南昌航空大學(xué)
• 主分類號: G01K11/00
• 分類號: G01K11/00
• 代理公司: 南昌市平凡知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 36122
• 代理人: 張文杰

本發(fā)明涉及一種熒光測溫方法，主要闡明利用液體的熒光強(qiáng)度測量溫度的方法。具有熒光性的液體熱脹冷縮，液體貯液槽上方的液柱高度隨之發(fā)生變化，在均勻的激發(fā)光照射下，液柱的總熒光強(qiáng)度相應(yīng)于溫度而變化，或者溫度變化也可以反映為液柱總熒光強(qiáng)度與激發(fā)光強(qiáng)度比例的變化。本方法具有安全可靠、免疫電磁干擾、信號可以無線傳輸、可以目視觀察判斷實(shí)時溫度等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種光學(xué)無線測量溫度的方法，具體涉及一種熒光測溫方法。

背景技術(shù)

溫度測量方法包括膨脹式測溫、電量式測溫和光電、熱色測溫等類型，其中，膨脹式測溫器件具有簡單可靠、成本低廉的優(yōu)點(diǎn)，其使用方式一般是肉眼直讀體膨脹或線膨脹對應(yīng)的指示刻度，但如果轉(zhuǎn)換為電信號輸出，一方面存在放電的可能，不適于在可燃?xì)怏w環(huán)境中應(yīng)用如礦井、油氣管道；另一方面存在電磁干擾，不適于強(qiáng)電磁場環(huán)境如變電設(shè)備的溫度測量。

本發(fā)明將膨脹式測溫技術(shù)與熒光現(xiàn)象結(jié)合，保留膨脹式測溫技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)的同時具有光測技術(shù)的典型優(yōu)點(diǎn)，包括免疫電磁干擾、可以無線測量等。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種利用熒光承載溫度信號的光學(xué)測溫方法，兼具有膨脹式測溫和光學(xué)測溫技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明的熒光測溫方法不同于常見的熒光壽命法利用熒光的溫度猝滅機(jī)理測溫，而是利用產(chǎn)生熒光的液體的熱脹冷縮，使液體貯液槽上方的液柱高度變化，從而使穩(wěn)定均勻激發(fā)條件下液柱的總熒光強(qiáng)度與激發(fā)光強(qiáng)度的比例發(fā)生變化，最終該比例值線性地依賴于溫度值。這種方法不僅可以通過熒光無線監(jiān)測溫度，而且可目視觀察液柱高度判斷溫度大小。本方法還可以直接實(shí)現(xiàn)液位的熒光式傳感。

本發(fā)明技術(shù)方案如下：一種熒光測溫方法，它包括基于熒光液體材料，在已知溫度下記錄膨脹的液柱的熒光光強(qiáng)，并與入射的激發(fā)光強(qiáng)度相比，擬合所得強(qiáng)度比隨溫度變化的規(guī)律，得到溫度傳感方程，將未知溫度下測得強(qiáng)度比代入傳感方程，得知被測溫度；其特征在于方法步驟如下：

步驟一、將熒光液體材料注滿貯液槽，隨環(huán)境溫度升高而膨脹的液體進(jìn)入連接貯液槽的真空玻璃毛細(xì)管形成液柱；

步驟二、測量和記錄毛細(xì)管中液柱的熒光光強(qiáng)，標(biāo)定所述熒光材料的溫度傳感曲線；具體步驟如下；

步驟2-1.在一定溫度范圍內(nèi)漸次設(shè)置改變?nèi)芤核幍沫h(huán)境溫度；

步驟2-2.測量并記錄步驟2-1所述各個溫度下溶液的熒光強(qiáng)度；

步驟2-3.計(jì)算溶液的熒光強(qiáng)度與入射光強(qiáng)度的強(qiáng)度比；

步驟2-4.擬合得到步驟2-3所述強(qiáng)度比與溫度的關(guān)系函數(shù)；

步驟三、將所述熒光液體材料置于未知溫度環(huán)境，激發(fā)出液柱的熒光，記錄它的熒光強(qiáng)度與入射光強(qiáng)度，代入由步驟2-4所得到的關(guān)系函數(shù)，得到待測溫度值。

所述液柱的高低反映溫度的大小，可以肉眼觀察其高度以判定溫度值，該方式即常規(guī)的膨脹式測溫方式。

當(dāng)激發(fā)光均勻地照射整個所述的毛細(xì)管，包括沒有被液柱填充的空間，所述液柱被均勻的激發(fā)光激發(fā)出熒光，因?yàn)榫鶆蚣ぐl(fā)的情形下熒光的總強(qiáng)度正比于被激發(fā)的熒光物質(zhì)的總量，所以熒光的總強(qiáng)度正比于液柱高度。所使用的熒光液體材料在本方案的應(yīng)用溫度范圍內(nèi)溫度猝滅效應(yīng)須不顯著。

所述液柱的總熒光強(qiáng)度與激發(fā)光強(qiáng)度的比值與溫度之間是線性依賴關(guān)系。即使激發(fā)光強(qiáng)度漲落也不影響這種依賴關(guān)系。

無論液位與溫度有無關(guān)系，所述的方法還可以僅用于檢測液柱的高度，亦即液位，而無論液位的變化是否由溫度變化引起。