[发明专利]一种荧光测温方法

说明书

本发明涉及一种荧光测温方法，主要阐明利用液体的荧光强度测量温度的方法。具有荧光性的液体热胀冷缩，液体贮液槽上方的液柱高度随之发生变化，在均匀的激发光照射下，液柱的总荧光强度相应于温度而变化，或者温度变化也可以反映为液柱总荧光强度与激发光强度比例的变化。本方法具有安全可靠、免疫电磁干扰、信号可以无线传输、可以目视观察判断实时温度等优点。

技术领域

本发明涉及一种光学无线测量温度的方法，具体涉及一种荧光测温方法。

背景技术

温度测量方法包括膨胀式测温、电量式测温和光电、热色测温等类型，其中，膨胀式测温器件具有简单可靠、成本低廉的优点，其使用方式一般是肉眼直读体膨胀或线膨胀对应的指示刻度，但如果转换为电信号输出，一方面存在放电的可能，不适于在可燃气体环境中应用如矿井、油气管道；另一方面存在电磁干扰，不适于强电磁场环境如变电设备的温度测量。

本发明将膨胀式测温技术与荧光现象结合，保留膨胀式测温技术的优点的同时具有光测技术的典型优点，包括免疫电磁干扰、可以无线测量等。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用荧光承载温度信号的光学测温方法，兼具有膨胀式测温和光学测温技术的优点。本发明的荧光测温方法不同于常见的荧光寿命法利用荧光的温度猝灭机理测温，而是利用产生荧光的液体的热胀冷缩，使液体贮液槽上方的液柱高度变化，从而使稳定均匀激发条件下液柱的总荧光强度与激发光强度的比例发生变化，最终该比例值线性地依赖于温度值。这种方法不仅可以通过荧光无线监测温度，而且可目视观察液柱高度判断温度大小。本方法还可以直接实现液位的荧光式传感。

本发明技术方案如下：一种荧光测温方法，它包括基于荧光液体材料，在已知温度下记录膨胀的液柱的荧光光强，并与入射的激发光强度相比，拟合所得强度比随温度变化的规律，得到温度传感方程，将未知温度下测得强度比代入传感方程，得知被测温度；其特征在于方法步骤如下：

步骤一、将荧光液体材料注满贮液槽，随环境温度升高而膨胀的液体进入连接贮液槽的真空玻璃毛细管形成液柱；

步骤二、测量和记录毛细管中液柱的荧光光强，标定所述荧光材料的温度传感曲线；具体步骤如下；

步骤2-1.在一定温度范围内渐次设置改变溶液所处的环境温度；

步骤2-2.测量并记录步骤2-1所述各个温度下溶液的荧光强度；

步骤2-3.计算溶液的荧光强度与入射光强度的强度比；

步骤2-4.拟合得到步骤2-3所述强度比与温度的关系函数；

步骤三、将所述荧光液体材料置于未知温度环境，激发出液柱的荧光，记录它的荧光强度与入射光强度，代入由步骤2-4所得到的关系函数，得到待测温度值。

所述液柱的高低反映温度的大小，可以肉眼观察其高度以判定温度值，该方式即常规的膨胀式测温方式。

当激发光均匀地照射整个所述的毛细管，包括没有被液柱填充的空间，所述液柱被均匀的激发光激发出荧光，因为均匀激发的情形下荧光的总强度正比于被激发的荧光物质的总量，所以荧光的总强度正比于液柱高度。所使用的荧光液体材料在本方案的应用温度范围内温度猝灭效应须不显著。

所述液柱的总荧光强度与激发光强度的比值与温度之间是线性依赖关系。即使激发光强度涨落也不影响这种依赖关系。

无论液位与温度有无关系，所述的方法还可以仅用于检测液柱的高度，亦即液位，而无论液位的变化是否由温度变化引起。