[發明專利]一種超高精度溫度測量的方法

在審

• 申請號: 202010119169.4
• 申請日: 2020-02-26
• 公開（公告）號: CN111238678A
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發明（設計）人: 羅文清;曹祥東;劉覲鋒
• 申請（專利權）人: 青島自貿激光科技有限公司
• 主分類號: G01K11/00
• 分類號: G01K11/00
• 代理公司: 常州佰業騰飛專利代理事務所(普通合伙) 32231
• 代理人: 李珍

本發明公開了一種超高精度溫度測量的方法，該溫度測量方法包括脈沖光纖激光器、高精度計數模塊、主控模塊，利用脈沖激光器的重復頻率隨溫度變化的特性，通過測量激光器的重復頻率間接測量溫度，包括如下步驟：1)將所述脈沖激光器放置于待測環境中，脈沖激光器的重復頻率隨溫度變化；2)所述高精度計數模塊測量脈沖激光器的重復頻率，將測量值傳遞給主控模塊；3)所述主控模塊根據激光器重復頻率隨溫度變化的關系式，將重復頻率值換算為溫度值，本發明科學合理，使用安全方便，通過脈沖光纖激光器的溫度監測、高精度計數模塊的重復頻率監測以及主控模塊的數據分析，可以得到高精度的測量溫度，并且測量精度達到萬分之一℃以上。

技術領域

本發明涉及溫度測量技術領域，具體是一種超高精度溫度測量的方法。

背景技術

常見的溫度測量方法有膨脹測溫法、壓力測溫法、電學測溫法。

膨脹測溫法采用幾何量(體積、長度)作為溫度的標志，常見的是利用液體體積變化來指示溫度的玻璃液體溫度計，最常用的液體有水銀、酒精、甲苯等，這種溫度測量方法通常測溫精度都不高。

壓力測溫法采用壓強作為溫度的標志，常用的主要有工業用壓力表式溫度計、定容式氣體溫度計和低溫下的蒸汽壓溫度計，這類溫度計適應與工業上測量精度要求不高的溫度測量。

電學測溫法采用某些隨溫度變化的電學量作為溫度標志，主要有熱電偶溫度計、電阻溫度計和半導體熱敏電阻溫度計。

以上溫度測量方法，測量精度大部分都不高，精度在0.01℃以內。

所以，人們需要一種超高精度溫度測量的方法來解決上述問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種可以將測量溫度精確達到萬分之一℃以上的超高精度溫度測量的方法，以解決現有技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種超高精度溫度測量的方法，包括脈沖光纖激光器、高精度計數模塊、主控模塊，利用脈沖激光器的重復頻率隨溫度變化的特性，通過測量激光器的重復頻率間接測量溫度，包括如下步驟：1)所述脈沖光纖激光器對溫度進行監測；2)所述高精度計數模塊對脈沖光纖激光器重復頻率的變化進行監測；3)所述主控模塊對高精度計數模塊的數據進行分析、校準并給出測量的溫度值。通過脈沖光纖激光器的溫度監測、高精度計數模塊的重復頻率監測以及主控模塊的數據分析，可以得到高精度的測量溫度，并且測量精度達到萬分之一℃以上。

作為優選技術方案，所述步驟1)的具體步驟包括：a)所述脈沖光纖激光器與高精度計數模塊連接，所述高精度計數模塊與主控模塊連接，所述脈沖光纖激光器對溫度進行監測并且重復頻率隨著溫度的變化而變化，脈沖光纖激光器的重復頻率為72MHz@30℃；b)將所述脈沖光纖激光器放置在溫控箱中，分別設置溫控箱的溫度為18℃、23℃、27℃、32℃，在每個溫度下測量50組重復頻率；所述步驟2的具體步驟為：所述高精度計數模塊對脈沖光纖激光器重復頻率的變化進行監測，并將監測到的步驟b)中的重復頻率數據傳遞給主控模塊；所述步驟3)的步驟為：所述主控模塊對步驟b)中的重復頻率數據進行分析、校準并給出測量的溫度值。脈沖光纖激光器的諧振腔由光纖組成，因為光纖材料固有的熱膨脹特性，溫度變化導致諧振腔長發生變化，而且脈沖光纖激光器的重復頻率與諧振腔長有關，其關系式為RF＝c/L，其中RF為重復頻率、c為光速、L為諧振腔光學長度，實驗有時會出現偶爾一組數據失真或者完全沒有作用，通過多組數據來進行一種數學上的統計，并且通過多組數據可以尋找溫度與重復頻率的普遍規律。