[发明专利]一种具有自诊断功能的荧光光纤测温方法

说明书

本发明提供了一种具有自诊断功能的荧光光纤测温方法，由MCU控制模块、光源激励模块、传光光路、荧光光纤传感器、光电转换模块、反向放大模块组成，MCU控制模块控制光源激励模块发出光线，通过传光光路进入荧光光纤传感器，荧光光纤传感器受到激励后反射回来的受激信号原路返回，从传光光路进入光电转换模块转换为电压信号，然后被反向放大模块反向放大后，被MCU控制模块采集，本发明的有益效果在于：本发明采用了具有自诊断功能的荧光光纤测温方法，通过对荧光受激信号进行反向放大，对比不同点的电压进行分析，可快速有效识别荧光测温探头故障类型，检测光路质量好坏，并适当调整温度解调算法，减小因光路质量问题引起测量误差，延长系统使用寿命。

【技术领域】

本发明属于光纤传感测温技术领域，尤其涉及一种具有自诊断功能的荧光光纤测温方法。

【背景技术】

荧光光纤测温技术是一种以光源信号为激励，对荧光寿命信号进行解调，从而得到温度信息的测量技术，它具有测温准确、分辨率高、动态响应快、抗电磁干扰性能强等特点，特别适用于强电磁场、高温、腐蚀、高压及有爆炸危险的恶劣环境下进行温度测量，荧光光纤传感器末端的荧光物质在受到一定波长的光辐射后，电子吸收光子从低能级跃迁到激发态高能级，再从高能级返回到低能级的辐射跃迁中发出荧光，当激励停止后，受激发荧光通常按照指数方式衰减；但在实际应用中发现，由于光纤光路装置制作的一致性较差，同时加上荧光光纤传感器安装过程中存在光纤弯折、荧光物质磨损脱落，传感器老化等情况，导致反射回来的光损耗较大，荧光衰减信号曲线不能快速符合指数衰减公式，从而导致荧光寿命曲线不稳定，对计算温度产生较大的影响。

【发明内容】

本发明目的在于解决目前光纤传感测温所存在的上述问题，而提供一种具有自诊断功能的荧光光纤测温方法。

本发明是通过以下技术方案来实现的：一种具有自诊断功能的荧光光纤测温方法，在荧光光纤测温时，激励光被荧光物质反射回来后，反向放大器对荧光反射信号反向放大，然后通过对比特殊点的电压进行自诊断判断，包括如下步骤：

S1、MCU控制模块通过控制光源激励模块的发光二极管产生周期固定、光源强度可调的稳定光源，激励光源模块发出的光经过传光光路进入荧光光纤传感器；

S2、荧光光纤传感器的荧光物质受到激励后反射回来的受激信号原路返回，从传光光路进入光电转换模块转换为电压信号，电压信号被反向放大，再被MCU控制模块采集；

S3、对采集的电压信号进行比对，调整激励光源强度和反向放大器的参考电平，使得转化后的电压信号达到平衡条件；

S4、根据比对结果得到相应的解调信息，判断光路是否完好，从而调整温度解调算法，得到对应的温度信息。

进一步地，激励光源具体收集方法如下：MCU控制模块进行四次电信号采集，MCU控制模块打开光源激励模块后在第一个时间点t0进行第一次采集，荧光激励电信号的电平值为V(t0)，中间时间点t1进行第二次采集，荧光激励电信号的电平值为V(t1)，临近关闭光源信号前的时间点t2进行第三次采集，荧光激励电信号的电平值为V(t2)，在下一次打开光源激励模块前的时间点t3进行第四次采集，荧光激励电信号的电平值为V(t3)，然后根据采集到的四个数值进行分析。

进一步地，对采集到的四个数值分析的具体方法如下：对采集的四个电压信号进行比对，适当调整激励光源强度和反向放大器的参考电平，使得转化后的电压信号达到平衡条件；

如果V(t0)V(t1),且V(t2)＝0，诊断为激励信号过强，反向调整PWM的占空比，同时对反向放大系数也进行调整，若调整到V(t0)-V(t1)ΔV，且V(t2)ΔX,约为0，则判断为光路较好；

如果V(t0)V(t1),且V(t2)0，诊断为激励信号过弱，正向调整PWM的占空比，对激励光源幅值进行调节，同时对反向放大系数也进行调整，若调整到V(t0)-V(t1)ΔV，且V(t2)ΔX，约为0，则判断为光路一般；