基于荧光机理的光纤温度测量系统的研究

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1、ClassifiedIndex:TP212U.D.C.:621.3DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringSTUDYOfOPTICALFIBERTEMPERATUREMEASUREMENTSYSTEMBASEDONFLUORESCENCEMECHANISMCandidate：Supervisor：AcademicDegreeAppliedfor：Speciality：University：万方数据HuQiaoliProf.WangYutianMasterofE

2、ngineeringMeasurementTechnology&InstrumentationYanshanUniversity燕山大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《基于荧光机理的光纤温度测量系统的研究》，是本人在导师指导下，在燕山大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。据本人所知，论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签字：日期：年月

3、日燕山大学硕士学位论文使用授权书《基于荧光机理的光纤温度测量系统的研究》系本人在燕山大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归燕山大学所有，本人如需发表将署名燕山大学为第一完成单位及相关人员。本人完全了解燕山大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权燕山大学，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。保密□，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密□。（请在以上相应方框内

4、打“√”）作者签名：导师签名：日期：日期：年年月月日日万方数据摘要在工业生产过程中，温度是一个很重要的物理量。但是，在很多场合要准确地测量温度是很困难的，因此对温度监控的创新、研究和发展一直在不断进行。荧光光纤温度传感器由于其灵敏度高、耐腐蚀、电绝缘性好、结构简单、体积小、重量轻、响应速度快，信息容量大、耗电少等优点，正在成为目前最为活跃的研究与开发领域之一。本文在前人工作的基础上，研究并设计了一套用Cr3+:YAG作为敏感材料的荧光光纤测温系统，以实现特殊环境下温度的实时测量。论文首先叙述了荧光

5、产生的机理，介绍了几种常见的荧光材料，对荧光材料的普遍特性进行了分析，在此基础上详细阐述了荧光测温的机理，分析了荧光寿命与温度的关系，为整个荧光光纤测温系统提供了理论保证。然后研究了荧光光纤测温系统的基本结构，从光纤出发，对光源，光电探测器，光耦合器等基本器件工作原理及基本特性进行了分析，并在此基础上合理的选择各组成部件。为了解决激励光泄露所产生的误差问题采用了脉冲调制双参考信号的锁相检测技术来检测荧光寿命，根据锁相环的基本工作原理，以及环路组成，环路模型分析了锁相环所具有的优良性能。在此基础上介绍了基本的

6、两相锁定检测法，并设计了本文所用的锁相环路。最后设计了一套荧光光纤测温系统，包括光源及其驱动电路，荧光光纤探头，光电探测器及前置放大电路，滤波电路和单片机系统的设计并对整个系统进行了实验研究，实验表明，该系统具有良好的灵敏度和精度，具有一定的实用价值。关键词荧光材料；光纤传感器；温度测量；荧光信号检测；锁相环I万方数据AbstractTemperatureisaveryimportantphysicalquantityintheindustrialproductionprocess,However,itis

7、verydifficultytoaccuratelymeasurethetemperature.Onmanyoccasions,thetemperaturemonitoringofinnovation,researchanddevelopmenthasbeencarriedoutcontinuously.Fluorescenceopticalfibertemperaturesensorduetoitshighsensitivity,corrosionresistance,electricalinsulati

8、onandgood,simplestructure,smallsize,lightweight,fastresponse,highinformationcontent,lowpowerconsumption,etc.,arebecomingtheoneofmostactivecurrentareasintheresearchanddevelopment.Inthispaper,inordertoachievere