一种新型的荧光光纤温度测量系统.pdf

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1、20传感器技术（JournaiofTransducerTechnoiogy）2001年第20卷第4期一种新型的荧光光纤温度测量系统关晓平（燕山大学数理系，河北秦皇岛066004）摘要：介绍一种基于稀土荧光材料（Y202S：Eu）的温度—荧光特性的光纤温度传感器。由紫外汞灯发出的波长为365nm的紫外光被调制成脉冲激励光，通过光纤传输激发探头处的荧光材料产生荧光，其峰值波长分别在540nm和630nm附近。通过测量两个峰值荧光信号的比值得到输出与温度的关系，温度测量误差小于0.5C。实验结果表明，该测温系统能够有效地消除光源不稳定及测量通道中光强变化对测量结果的影响。关键词：光纤传感器

2、；温度测量；荧光强度；稀土荧光材料中图分类号：TN253文献标识码：A文章编号：1000-978（72001）04-0020-03AnovelfluorescencetemperaturemeasurementsystemwithopticalfiberGUANXiao-ping（Dept.ofMathsandPhys.，YanshanUniversity，0inhuangdao066004，China）Abstract：Afiuorescencetemperaturesensorwithopticaifiberbasedonthecharacteristicoftemperatur

3、e-fiuo-rescenceofrareearthphosphorisdescribed.TheuitravioietiightfromuitravioietHgiampismoduiatedtopuisediight，excitingphosphorinprobetoemitfiuorescencethroughopticaifiber.Thetwofiuorescencepeakvaiuesarenear540nmand630nmrespectiveiy.Thereiationbetweenoutputandtemperatureisobtainedbymeasuringthe

4、ratiooftwopeakfiuorescencesignais，makingthemeasurementprecisionoftemperaturesto0.5C.Theexperi-mentairesuitsshowthatthistemperaturemeasuringsystemcaneffectiveiydecreasetheinfiuenceofinstabiiityofiightsourceandintensityvariationinmeasuringchanneionmeasurementresuits.Keywords：opticai-fibersensor；t

5、emperaturemeasurement；fiuorescenceintensity；rareearthphosphor.0引言的区域。荧光测温与红外辐射测温相比具有诸多优在工业生产的许多领域中，温度的检测是至关点，如实现温度的绝对测量，测温精度不受被测体表重要的。目前用于工业过程、实验室或特殊的工业面发射率的影响，在中低温范围内有很高的灵敏度环境的温度测量仪器种类繁多，其中基于荧光技术和测量精度等［3］。和光纤传感技术相结合的光纤荧光温度计是最为活光纤荧光温度计的探头制作简单，可用单根光跃的研究与开发领域之一。从低温至中等温度范围纤制成，并且由于激励光和荧光在波长上不尽相同，（如

6、-200~700C），基于适当的传感器材料的荧光很容易用滤光片分离开。如果传感材料选择得当，特性的方法，在成熟的点温度测量技术中占有主导荧光技术也可以在很宽的测量范围内具有很好的时地位［1］。间和热循环稳定性。荧光温度计不仅限于表面温度的定向测量，其介绍一种基于稀土荧光材料（Y202S：Eu）的荧探头可以插入固体物质中、浸入液体中或导入设备光温度特性的光纤温度测量系统，光纤探头能够抗中难以到达的特定区域［2］。可测量面积小于1mm2电磁干扰及化学腐蚀，特别适用于环境比较恶劣的场合。收稿日期：2000-12-29第4期关晓平：一种新型的荧光光纤温度测量系统2l1荧光测温原理紫外光的激励

7、下，处在不同激发态的活化离子钇荧光测温法的工作原理建立在光致发光这一基（Y）的相对数量是温度的函数，这些谱线的相对发本物理现象上。当某些荧光材料受到紫外光激发时光强度也就与温度有关。通过测量源于不同激发态会发出荧光，其荧光强度与荧光材料的温度及激发的两条谱线（540nm和630nm）的发光强度，就可以光强度有关。对于某些荧光材料，在不同波长下的从光强比导出被测温度。荧光发射具有不同的温度特性，而且它们的荧光强度与激发光强度成线性关系。在此条件下，发光强度的