[发明专利]温度传感器及温度测定方法

说明书

技术领域

本发明涉及温度传感器及温度测定方法，详细地说，是涉及根据荧光的寿命测定温度的温度传感器及温度测定方法。

背景技术

作为温度传感器，使用荧光体的荧光式温度传感器得到广泛应用。在荧光式温度传感器上，使用荧光特性随温度变化的荧光体来测定温度。具体地说，将从光源发出的激发光照射到荧光体上，检测荧光体产生的荧光。然后，根据荧光寿命等荧光特性的变化，测定温度。

含有荧光体的荧光材料设置在光纤的前端。并且，从光源射出的激发光通过光纤射入荧光体。此外，荧光体产生的荧光通过光纤被光传感器检测出来。荧光强度例如，按照I₀e^-at来衰减。t表示时间，e表示自然对数的底(2.718…)。此外，I₀以及a是任意正数。

对于这种荧光式温度传感器，通过求出荧光衰减时间来测定温度的荧光式温度传感器已被公开(专利文献1)。在该温度传感器中，将LED熄灭后到成为基准光量S1、S2的1/e时的时间作为荧光衰减时间。根据事先测量出的荧光衰减时间和温度T的关系，算出温度。

此外，还公开有对荧光强度进行积分来测定温度的方法(专利文献2)。在该方法中，在3个期间(T1～T2、T2～T3、T3～T4)对荧光强度进行积分(参见图8)。设中央的积分期间(T2～T3)的积分时间为n₂Δt、两侧的积分期间的积分时间(T1～T2、T3～T4)为n₁Δt和n₃Δt，则n₂Δt＝n₁Δt+n₃Δt。并且将2个期间(T1～T2、T3～T4)的积分值的和减去中间的期间(T2～T3)的积分值而得到的值设为θ。通过该θ测定温度。

【专利文献1】日本特开2002-71473号公报

【专利文献2】美国专利第4816687号说明书

在由光传感器检测出的荧光强度的信号中，与荧光体产生的荧光成分相比，增加了噪声及偏移值(零电平)。即，在由光传感器实际检测出的荧光强度的信号中，将不可避免地被叠加时间性变动的噪声及由测定用电路等决定的偏移值(零电平)。此外，刚熄灭了光源之后的初始荧光强度有时也会发生变动。专利文献1的温度传感器是在加入了噪声及偏移值的状态下算出温度的。因此，不能进行准确的测量。

此外，在专利文献2中，使用了同步检测，原理上难以实现高速响应。即，对于专利文献2的方法，不能自由地进行积分期间的设定，检测时间变长。因此，一旦将光源点亮并熄灭，则到下一次测定会花费时间。这样，特许文献2的方法存在难以提高响应速度的问题。

发明内容

本发明就是为了解决这样的问题而做出的，其目的是提供一种能够以高响应速度进行准确的测定的温度传感器及温度测定方法。

本发明的第1方式的温度传感器是一种根据荧光体产生的荧光的寿命来测定温度的温度传感器，其具有：射出激发光的光源、通过上述激发光来产生荧光的荧光体、检测上述荧光并输出与荧光强度相应的荧光信号的光检测器、基于来自上述光检测器的荧光信号来算出温度的处理部，上述处理部分别算出在上述荧光信号衰减中事先设定的3个以上期间中的上述荧光信号的积分值，基于上述3个以上期间中具有相同时间幅度的2个期间中的上述积分值，算出差分值，由2个上述差分值之比算出随测定温度而变化的变量，并参照事先存储的温度与上述差分值之比的关系，将所算出的上述变量换算成温度。

本发明的第2方式的温度传感器是上述温度传感器，其中，3个上述期间具有相同的时间幅度，基于上述3个期间中的第1及第2期间中的上述积分值来算出上述第1差分值，基于3个期间中的第1及第3期间中的上述积分值来算出上述第2差分值，根据上述第1及第2差分值之比算出上述变量。

本发明的第3方式的温度传感器是上述温度传感器，其中，根据具有第1时间幅度的第1及第2期间中的上述积分值来算出第1差分值，根据具有第2时间幅度的第3及第4期间中的上述积分值来算出第2差分值，由上述第1及第2差分值之比算出上述变量。

本发明的第4方式的温度传感器是上述温度传感器，其特征在于，可以改变上述3个以上期间中的至少一个期间的设定。

本发明的第5方式的温度传感器是上述温度传感器，其特征在于，根据要测定的温度的范围，改变上述期间的设定。