[发明专利]一种多通道半导体吸收光谱测温系统及测温方法

说明书

本发明涉及光纤测温系统及方法，具体涉及一种多通道半导体吸收光谱测温系统及测温方法，用于解决现有半导体吸收光谱测温方法或是需要使用恒温装置进行一一标定，或是由于环境温度变化造成的波长漂移导致测量误差较大的不足之处。该多通道半导体吸收光谱测温系统中，光纤探头模块包括N个光纤探头，第1～N‑1个光纤探头作为测温光纤探头位于机箱外，第N个作为参考光纤探头位于机箱内，本发明通过测量参考通道所处环境温度，以消除CCD受环境温度影响造成波长漂移的问题，提升了系统测温精度。同时，本发明公开一种多通道半导体吸收光谱测温方法。

技术领域

本发明涉及光纤测温系统及方法，具体涉及一种多通道半导体吸收光谱测温系统及测温方法。

背景技术

半导体吸收边缘波长λ与温度T正相关。在光源辐射强度稳定的前提下，当温度升高时，半导体吸收光谱边缘向长波长方向移动。根据半导体反射光谱与温度的关系，测量半导体反射光谱边缘波长移动量可以得到温度信息。解调反射光谱，建立反射光谱的吸收边缘波长与温度的函数关系，即可实现对温度的测量。

中国专利CN111323143A公开一种用于半导体吸收式光谱测温的信号处理方法，其在消除背景误差的吸收光谱曲线的基础上，通过PID控制积分时间，可以将吸收边光谱精确地控制在一定范围内，优化了吸收边波长的计算精度，间接提高了温度解调精度，但该信号处理方法采用已有的波长-温度对照表查询对应温度值的方式确定所测量的温度，由于不同仪器不同通道因硬件、光路差异，会造成不同仪器不同通道的波长温度对照表有较大差异，因此需要使用恒温装置进行一一标定。

此外，目前常用的半导体吸收光谱测温方法大都基于光谱测量平台，光谱测量平台对环境温度非常敏感，环境温度的变化容易引起测量光谱的波长发生漂移，大大增加了测量系统的测量误差。

发明内容

本发明的目的是解决现有半导体吸收光谱测温方法或是需要使用恒温装置进行一一标定，或是由于环境温度变化造成的波长漂移导致测量误差较大的不足之处，而提供一种多通道半导体吸收光谱测温系统及测温方法。

为了解决上述现有技术所存在的不足之处，本发明提供了如下技术解决方案：

一种多通道半导体吸收光谱测温系统，其特殊之处在于：包括光纤探头模块、机箱、设置在机箱上的LED数码管显示模块，以及设置在机箱内的光源模块、法兰连接模块、同步触发模块、耦合模块、CCD、FPGA数据采集模块、DSP数据处理模块、MCU、数字温度模块；

所述光源模块包括N个LED，所述法兰连接模块包括N个法兰，所述光纤探头模块包括N个光纤探头；第X个LED的输出端通过第X个法兰与第X个光纤探头连接，第X个光纤探头的输出端通过第X个法兰与耦合模块、CCD、FPGA数据采集模块、DSP数据处理模块、MCU、LED数码管显示模块依次连接；N为不小于2的正整数，X为正整数，且1≤X≤N；

第1～N-1个光纤探头作为测温光纤探头位于机箱外，用于提供对应测温通道半导体吸收光谱曲线；第N个作为参考光纤探头位于机箱内，且参考光纤探头的输出端与数字温度模块的输入端连接，数字温度模块的输出端与MCU连接，用于提供对应参考通道半导体吸收光谱曲线；

所述N个LED分别与同步触发模块相互连接，同步触发模块与MCU相互连接，用于切换不同通道光纤进行分时工作；

所述CCD与MCU相互连接，用于将不同光纤探头分时工作所采集的光谱信号与其通道号一一对应；

所述MCU用于将DSP数据处理模块计算得到的特征波长结果换算为温度数据。

同时，本发明提供一种多通道半导体吸收光谱测温方法，其特殊之处在于，用于上述多通道半导体吸收光谱测温系统，包括如下步骤：

步骤1、MCU发送指令至同步触发模块，使同步触发模块触发光源模块中的第N个LED开始工作；