[发明专利]基于YSZ:Re荧光寿命测量的温度测量系统及其测试方法与应用

权利要求书

1.基于YSZ:Re荧光寿命测量的温度测量系统，其特征在于，该温度测量系统包括信号发射器、与信号发射器电连接的UV-LED紫外光源、温度测量探针以及与温度测量探针配合使用的温度信号处理单元，该温度信号处理单元包括滤光镜、光电倍增管检测器、与光电倍增管检测器依次电连接的电阻箱及示波器，所述的温度测量探针的表面喷涂有YSZ:Re荧光层，并通过光纤分别与UV-LED紫外光源、滤光镜相连；

所述的滤光镜包括570nm的高通滤光镜及625nm的低通滤光镜；

在工作状态下，所述的信号发射器控制UV-LED紫外光源发射出脉冲光源，在脉冲光源的作用下，温度测量探针上的YSZ:Re荧光层发出荧光信号，该荧光信号通过滤光镜被光电倍增管检测器接收，光电倍增管检测器将荧光信号转换成电流信号并传送至电阻箱，再转换成电压信号，并显示在示波器上，获得荧光衰减光谱，利用衰减方程换算成荧光寿命，再根据荧光寿命与温度关系的标准曲线即可获得温度信息；

所述的温度测量探针为表面等离子喷涂YSZ:Re荧光层的单晶氧化铝温度测量探针；

所述的YSZ:Re荧光层的厚度为5-50μm；

所述的等离子喷涂方法为：控制基体的温度为200-600℃，喷枪与基体的间距为90-250mm，喷枪移动速度为300-1000mm/s，送粉速度为10-70g/min，送粉气流为0.5-1.2L/min，喷涂电压为100-180V，喷涂电流为200-250A，氩气流速为40-120L/min，氢气流速为15-45L/min；

所述的单晶氧化铝温度测量探针的制备方法为：首先在单晶氧化铝上进行喷砂处理，获得粗糙度，然后采用等离子喷涂方法，将YSZ:Re粉末喷涂在单晶氧化铝上即可。

2.根据权利要求1所述的基于YSZ:Re荧光寿命测量的温度测量系统，其特征在于，所述的单晶氧化铝温度测量探针的形状为圆柱状或圆片状。

3.根据权利要求1所述的基于YSZ:Re荧光寿命测量的温度测量系统，其特征在于，所述的YSZ:Re荧光层中YSZ:Re的化学式为ZrO₂+7wt％Y₂O₃+(0.1-2mol％)Re₂O₃，其中，Re为镧系稀土元素。

4.根据权利要求1所述的基于YSZ:Re荧光寿命测量的温度测量系统，其特征在于，所述的YSZ:Re粉末的粒径为40-100μm，采用反向共沉淀法或溶胶凝胶液相法制备而成。

5.根据权利要求1所述的基于YSZ:Re荧光寿命测量的温度测量系统，其特征在于，所述的喷砂处理的条件为：喷砂压力为0.1-0.7MPa，喷砂颗粒为粒径为16-120目的Al₂O₃颗粒。

6.如权利要求1所述的基于YSZ:Re荧光寿命测量的温度测量系统的测试方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：

(1)通过信号发射器控制UV-LED紫外光源发射出脉冲宽度为1-5ms，脉冲周期为10-1000ms的脉冲光源；

(2)在脉冲光源的作用下，温度测量探针上的YSZ:Re荧光层发出荧光信号，该荧光信号通过滤光镜被光电倍增管检测器接收；

(3)光电倍增管检测器将荧光信号转换成电流信号并传送至电阻箱，并通过电阻箱将电流信号转换为电压信号，将电压信号放大，显示在示波器上，获得荧光衰减光谱；

(4)通过对荧光衰减光谱利用衰减方程，获得荧光寿命；

(5)根据荧光寿命与温度关系的标准曲线获得温度信息。

7.如权利要求1所述的基于YSZ:Re荧光寿命测量的温度测量系统的应用，其特征在于，该系统用于测量航空发动机或地面燃气轮机处于工作状态下的温度。