[发明专利]光子晶体光纤荧光温度传感器及测量系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种温度传感器，特别是利用光子晶体光纤和荧光物质的温度特性构成的光子晶体光纤荧光温度传感器及测量系统。

背景技术

温度是工业生产及生活中最常用的参数，对温度的测量的传统传感器很多，如有传统热电偶，热敏电阻，双金属温度传感器等等。近年来，随着光纤技术的飞速发展，光纤温度传感器具有动态范围大、灵敏度高、  抗电磁干扰等优点，越来越受到人们的重视。光纤荧光温度传感器属于光纤温度传感器的一个重要分支。

荧光光纤温度传感器是利用荧光材料的荧光强度随温度而变化，或荧光强度的衰变速度随温度而变化的特性(荧光衰变时间T是温度的函数。)前者称荧光强度型，后者称荧光余辉型。例如，掺铕的硫氧化钆长余辉磷光粉发光，当紫外光激励时，其发射光谱在可见光范围内，光谱的谱线强度随着外界的温度的变化而变化，只要测出某条发射光光谱谱线的强度的变化就可以相应的定出荧光粉所处温度的变化，而此温度就是待测温度。利用此原理可以制成强度型荧光光纤温度传感器。

荧光光纤温度传感器通常有两种制作方法。一种方法是在光纤头部粘接荧光材料，由光纤的另一端输入激发光脉冲，经光纤传输至荧光物质端激活荧光物质。荧光材料发出荧光，荧光材料的余辉由原光纤导出。因为荧光物质在受激发时，向空间各方向发出荧光，但只有立体角满足光纤数值孔径的那部分荧光，才能通过光纤表面的全反射由光纤导出。该方法缺点是荧光的激发和导出耦合效率低；另外一种方法是在光纤中进行掺杂荧光材料，使其形成荧光光纤，输入光纤的激发光脉冲经光纤传输途中激活荧光物质，荧光材料的余辉由原光纤导出。为保证尽可能大的信噪比，应特意加长端部掺杂光纤长度，使超过镀覆长度2～3mm，才能有效地消除表面镀覆对荧光强度的影响。该方法缺点是掺杂困难，掺杂材料受限，掺杂浓度低，掺杂成本高，灵敏度低。

发明内容

本发明为了克服上述现有技术的不足，提供一种基于荧光效应来测量温度的光子晶体光纤荧光温度传感器。

本发明为了克服上述现有技术的不足，提供一种基于荧光效应来测量温度的光子晶体光纤荧光温度传感器测量系统。

本发明为了克服上述现有技术的不足，提供另一种基于荧光效应来测量温度的光子晶体光纤荧光温度传感器测量系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种光子晶体光纤荧光温度传感器，其包括纤芯以及在纤芯周围沿着轴向排列微小气孔，所述的光子晶体光纤中的微小气孔内填充有荧光材料物质。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：所述的微小气孔排列结构以及其内部填充的物质随测试要求设置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：所述的荧光材料物质是有机荧光材料或者无机荧光材料。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种光子晶体光纤荧光温度传感器测量系统，其包括光源，光子晶体光纤荧光温度传感器以及光谱仪，所述的光源发出的光耦合到该光子晶体光纤荧光温度传感器中，该光谱仪测量该光子晶体光纤荧光温度传感器中发出的光的荧光光谱，通过光子晶体光纤荧光温度传感器的荧光特性测量温度。

本发明解决进一步技术问题的方案是：光源的选择可根据荧光材料的敏感光谱范围来确定，可以选用激光器、高压汞灯或高压氙灯等。

本发明解决进一步技术问题的方案是：所述的光子晶体光纤温度传感器包括纤芯以及在纤芯周围沿着轴向排列微小气孔。

本发明解决进一步技术问题的方案是：所述的微小气孔内填充有荧光材料物质。

本发明解决进一步技术问题的方案是：所述的荧光材料物质是有机荧光材料或者无机荧光材料。

本发明解决进一步技术问题的方案是：提供一种光子晶体光纤荧光温度传感器测量系统，该光子晶体光纤荧光温度传感器测量系统包括光源，光子晶体光纤荧光温度传感器，宽通带滤波器，光探测器，驱动器以及可编程逻辑器件，其中所述的光子晶体光纤荧光温度传感器包括纤芯以及在纤芯周围沿着轴向规则排列微小气孔，所述的微小气孔内填充有荧光材料物质。

本发明解决进一步技术问题的方案是：工作时，可编程逻辑器件控制驱动器来驱动光源发出脉冲光，光脉冲导入光子晶体光纤荧光温度传感器，激发荧光物质出荧光，该光子晶体光纤荧光温度传感器的输出光经宽通带滤波器滤波后，荧光信号由光探测器测量。