[發明專利]一種變色顯示檢測溫度的方法

有效

• 申請號: 201910628772.2
• 申請日: 2019-07-12
• 公開（公告）號: CN110207843B
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發明（設計）人: 張巍巍;萬璐;王嘉豪;程浩;張志敏;龔勇清;史久林;何興道
• 申請（專利權）人: 南昌航空大學
• 主分類號: G01K11/12
• 分類號: G01K11/12
• 代理公司: 南昌市平凡知識產權代理事務所 36122
• 代理人: 張文杰

本發明公開了一種變色顯示檢測溫度的方法，主要闡明利用熒光顏色的混合及液體熱脹冷縮的物理機制，既可通過熒光的顏色直接肉眼粗略判斷溫度大小，又可通過熒光特征量與溫度的關系高精度地測量溫度。方法步驟為：步驟一、選取多種具有不同熒光色的液體注入到相應容器；步驟二、激發出容器上各液柱的熒光；步驟三、匯聚液柱的熒光，肉眼觀察或通過分析混合熒光的特征反演出對應的溫度值。本發明的技術效果是：免疫電磁干擾，可無線檢測，實時監測，穩定可靠，成本低廉，靈敏度易于調節，有熱致變色的視覺效果。

技術領域

本發明涉及溫度的光學測量方法，具體涉及一種變色顯示檢測溫度的方法。

背景技術

熒光式溫度傳感技術具有光測技術的典型優點，包括免疫電磁干擾、可以無線測量、安全可靠等。熒光式測溫的敏感材料一般是附著在被測物體表面或波導光纖端面的固態熒光材料涂層。常見的熒光測溫技術一種是基于熒光強度的溫度猝滅機制，表現為熒光壽命隨溫度升高而縮短；一種是基于熱平衡態下粒子數的玻爾茲曼分布，表現為譜線強度比R與熱力學溫度T之間的關系吻合lnR＝A+B/T的理論表達式。

本發明提出一種新型熒光式測溫方法，將膨脹式測溫轉換為熒光式測溫。本發明因為混合熒光的顏色也隨溫度變化，還具有熱致變色的視覺效果。

發明內容

本發明目的在于：提出一種變色顯示檢測溫度的方法，兼具有光測技術和膨脹式測溫技術的典型優點。

本發明的技術方案如下：一種變色顯示檢測溫度的方法，其特征在于：基于熒光顏色的混合及液體熱脹冷縮的物理機制，觀測隨溫度升高而不同程度地上升的多個熒光液柱的混合熒光，通過熒光特征量與溫度之間的傳感方程實現溫度傳感；具體方法步驟為：

步驟一、選取多種具有不同熒光色的液體注入到各自的容器，熱膨脹的液體進入透明管中形成液柱；

步驟二、激發出容器上各液柱的熒光；

步驟三、匯聚各液柱的熒光，記錄混合熒光光譜的特征參量及相應的環境溫度，擬合所述熒光特征量與環境溫度的數值關系，得到標定的傳感方程，或肉眼直接觀察不同溫度下混合熒光的顏色；

步驟四、將未知溫度下的混合熒光的特征參量代入傳感方程反演出對應的溫度值，或根據肉眼觀察的混合熒光顏色大概判斷環境溫度。

進一步的，所述熒光液柱的材料是熱膨脹系數不同的液態熒光材料。

進一步的，其中多個熒光液柱各自的熒光分布在可見光范圍的不同波段。

進一步的，所述熒光特征量是色坐標、譜帶中心、強度比。

本發明的有益效果：主要闡明利用熒光顏色的混合及液體熱脹冷縮的物理機制，既可通過熒光的顏色直接肉眼粗略判斷溫度大小，又可通過熒光特征量與溫度的關系高精度地測量溫度；免疫電磁干擾，可無線檢測，實時監測，穩定可靠，成本低廉，靈敏度易于調節，有熱致變色的視覺效果的優點。

附圖說明

圖1為本發明的傳感系統結構示意圖(僅使用A、B兩種液體作為示例)；

圖中，1、光源；2、激光；3、液柱；4、熒光；5、會聚光路；6、信號處理顯示；7、容器；8、毛細管；

圖2為本發明的熒光式溫度傳感系統的示例光譜。圖中A、B指示分屬于傳感系統中A、B液柱的熒光；

圖3為本發明的熒光式溫度傳感方程的標定結果示例，記錄了熒光強度比、色坐標隨溫度的變化。

具體實施方式