[发明专利]一种基于吸收光谱的温度测量方法

权利要求书

1.一种基于吸收光谱的温度测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：光源发出的信号光经滤光片Ⅰ过滤后进入与被测量位置相接触的光纤传感器中；

S2：从所述光纤传感器中出来的信号光经滤光片Ⅱ过滤后进入光电探测器中；

S3：所述光电探测器对信号光进行测量并转换为电信号输入至信号处理系统中；

S4：所述信号处理系统将所述电信号转换为数字信号，并与标准数据进行比较，得到与所述数字信号相匹配的温度值，所述温度值为所述光纤传感器与所述被测位置相接触处的实际温度值。

2.根据权利要求1所述的一种基于吸收光谱的温度测量方法，其特征在于，所述光纤传感器在其与被测位置接触处的材料为光学吸收对温度变化敏感的敏感材料，为稀土离子Yb或Nd。

3.根据权利要求2所述的一种基于吸收光谱的温度测量方法，其特征在于，所述敏感材料掺入光纤传感器的光纤基质中，形成有源光纤，并与未掺入敏感材料的无源光纤熔融成一条光纤。

4.根据权利要求3所述的一种基于吸收光谱的温度测量方法，其特征在于，所述光源发出的光在所述光纤传感器内的传输满足朗伯-比尔定律：

I＝I₀ exp(-σ(T)NL)

其中，I₀是进入所述光纤传感器的信号光的强度；I是从所述光纤传感器中出去的信号光的强度；N是所述有源光纤中敏感材料的掺杂浓度；L是所述有源光纤的长度；σ(T)是所述有源光纤中敏感材料的吸收截面，且随温度单调变化。

5.根据权利要求4所述的一种基于吸收光谱的温度测量方法，其特征在于，其特征在于，所述标准数据是指根据现有的标准温度得到的数字信号数据，其得到方法如下：

对于给定的标准温度，根据朗伯-比尔定律确定其相对应的σ(T)，根据固定的I₀，得到唯一的I；

所述光电探测器将探测到的信号光转换为电信号，将信号传输给所述的信号处理系统，所述的信号处理系统将电信号转换为数字信号，储存在信号处理系统的储存器中，作为标准数据。

6.根据权利要求5所述的一种基于吸收光谱的温度测量方法，其特征在于，其特征在于，在所述步骤S4中，所述信号处理系统将所述电信号转换为数字信号，并与标准数据进行比较，比较过程如下：

若测得的数字信号包含于所述的标准信号的集合内，则选择标准信号所对应的温度作为测量值，所述测量值为所述光纤传感器与所述被测位置相接触处的实际温度值；

若得的信号值不包含于所述的标准信号的集合内，则选择最邻近的两个标准信号所对应温度的插值所对应的温度作为测量值，所述测量值为所述光纤传感器与所述被测位置相接触处的实际温度值；。

7.根据权利要求1所述的一种基于吸收光谱的温度测量方法，其特征在于，所述光源为宽带光源或窄带光源，所述宽带光源为氘灯或汞灯或氙灯或发光二极管；所述窄带光源为激光二极管或固体激光器或气体激光器。

8.根据权利要求3所述的一种基于吸收光谱的温度测量方法，其特征在于，其特征在于，所述滤光片Ⅰ用于限制所述信号光入射到所述光纤传感器中的光谱带宽；

所述滤光片Ⅱ用于过滤信号光激发有源光纤所产生的杂散光；

所述滤光片Ⅰ和所述滤光片Ⅱ的透光范围覆盖所述光纤的吸收峰区域。

9.根据权利要求1所述的一种基于吸收光谱的温度测量方法，其特征在于，其特征在于，所述光电探测器为光电转换装置，为光电放大器或雪崩二极管或光电倍增管。