[发明专利]一种蓝宝石光纤黑体测温仪及其测温方法

说明书

本发明是一种蓝宝石光纤黑体测温仪及其测温方法。本发明选用耐高温高强度陶瓷材料制备的套管对蓝宝石光纤进行保护。硬件部分采用双色光电二极管S/IGA‑025为光电转换器件，电路设计上主要包含I/V转换电路、放大电路、热电偶放大电路、数据采集卡采集电路等，其中数据采集卡的选型为USB2852数据采集板。本发明可以满足一些爆炸场景的对测温范围需求；蓝宝石在高温下物理化学性质稳定，具有优异的耐化学腐蚀性，可以长时间在爆炸高温环境下工作。

技术领域

本发明涉及传感器测温技术领域，是一种蓝宝石光纤黑体测温仪及其测温方法。

背景技术

温度是表征物体状态的一项重要参数，在科学和工程领域中都具有深刻的意义和价值。在工业生产过程、科学研究、国防军事等众多领域中，准确、快速获得某种材料、某个设备以及某个生产过程中的温度至关重要。爆炸时产生的火焰具有温度高、冲击力大、持续时间短等特点，所以其温度测量非常困难。目前，在国内外一般都采用非接触测温方法进行测量，非接触测温法优点是速度快、不存在测温上限，但其缺点是精度低，以及测量目标点不明确等问题。

因此，就需要一种能够自动检测、精度高、低功耗、实时性高、稳定性好的温度检测系统及其检测方法。光纤温度传感器是光纤传感器的一种，主要被应用于物体的温度测量。而光纤温度传感器根据工作机理的不同，可将其分为强度吸收型、热辐射检测型、荧光测温型，本发明所研制的蓝宝石光纤黑体测温系统所使用的光纤则属于热辐射检测型。热辐射检测型光纤传感器具有极高的灵敏度和使用稳定性，工作原理简明易懂，使用制备方便便捷，逐渐被业内研究者们所认可，被广泛应用于高温测量领域。而制备光纤温度传感器的材料有很多种，和其他光纤传感器相比，使用蓝宝石材料作为基质制备的传感器与其他光纤传感器有所不同，其采用的是蓝宝石单晶光纤，具有体积小、灵敏度高、响应速度快的特点。而且其物理、化学和光学性质在高温下十分稳定，因此蓝宝石光纤的黑体腔可直接放入高温环境进行测温工作。

发明内容

本发明为解决现有的高温环境中温度检测系统不能自动检测、精度低、功耗高、实时性差、稳定性差的缺陷，本发明提供了一种蓝宝石光纤黑体测温仪及其测温方法，本发明提供了以下技术方案：

一种蓝宝石光纤黑体法测温仪，所述测温仪包括：蓝宝石光纤、热电偶温度传感器、蓝宝石黑体腔、双色光电探测器、I/V转换电路、放大电路、数据采集计算机、上位机显示器和系统标定件；

所述蓝宝石光纤的一端镀有蓝宝石黑体腔，所述蓝宝石光纤的另一端镀有热电偶温度传感器，所述蓝宝石光纤辐射出的光通过短距离传输至双色光电探测器，所述光电探测器连接I/V转换电路，所述I/V转换电路连接放大电路，所述放大电路连接数据采集计算机，所述数据采集计算机连接上位机显示器，同时所述系统标定件连接数据采集计算机。

优选地，所述蓝宝石光纤采用钼200nm～300nm，氮化硼800nm～1000nm的制备参数。

优选地，所述热电偶温度传感器采用双铂铑热电偶。

优选地，所述数据采集计算机采用USB2852数据采集卡。

优选地，所述放大电路采用OP07芯片作为放大芯片。

优选地，所述I/V转换电路采用用AD820芯片。

一种蓝宝石光纤黑体测温方法，包括以下步骤：

步骤1：将蓝宝石黑体腔放置在高温爆炸环境之中，由于蓝宝石黑体腔具有低的热容量，蓝宝石黑体腔与环境温度达到等温并产生对应的光信号；

步骤2：所述蓝宝石黑体腔辐射出的光通过蓝宝石光纤进行短距离的传输至光电探测器，所述光电探测器将接收到的光信号转化为电流信号；

步骤3：所述经光电探测器转换的电流信号通过I/V转换电路，所述I/V转换电路将电流信号转换为电压信号；