[发明专利]一种基于非热耦合能级进行温度传感的方法

说明书

本发明公开了一种基于非热耦合能级进行温度传感的方法，包括采用354nm的激发波长测试发光材料的变温发射光谱数据；对位于变温发射光谱中两非热耦合能级所对应的发射中心波长处的发射峰进行积分，求取发射积分强度；根据YNbOsubgt;4/subgt;样品中Tmsupgt;3+/supgt;和Dysupgt;3+/supgt;离子的发光特性与温度之间的依赖关系建立荧光强度比FIR与温度之间依赖关系的模型；将所述发光材料置于待测温度下，采用354nm激光器进行激发，获得发射光谱后求得荧光强度比FIR，代入所述模型中，即可求得待测环境温度。本发明利用双离子非热耦合能级进行温度传感，并建立了FIR与温度之间依赖关系的模型，能够提高温度传感的精度和传感灵敏度，具有较好的热稳定性能。

技术领域

本发明涉及温度传感技术领域，具体涉及一种基于非热耦合能级进行温度传感的方法。

背景技术

温度的准确测量在生产生活的多个领域中发挥着重要的作用，如航空国防、电子电器及载运工具与运用工程领域等。目前，温度传感器已经从玻璃温度计、双金属温度计等接触式温度传感器发展到红外热像仪、荧光温度传感器等非接触式传感器，不仅拓宽了温度计的应用领域，测温数据也越来越准确。虽然传统的接触式温度计测温范围在不断地突破，但在特殊环境如强酸、强碱、强电磁场干扰或者真空缺氧人为难以操作的环境中，这些温度计的使用会受到极大的限制，所以非接触式温度传感器逐渐发展起来。近年来，基于光学性质的非接触温度探测模式凭借其快速响应、受测温环境影响小、适用狭小空间测温等优势迅速发展成为热点研究内容。

基于光学性质的非接触式探测模式主要包括：基于荧光峰位、光谱线宽的探测模式、基于荧光强度比的探测模式和基于荧光寿命的探测模式。其中，最常用方法之一就是基于稀土离子两热耦合能级的荧光强度比技术。到目前为止，很多研究都集中在利用单一稀土离子的热耦合能级进行温度传感，如Er³⁺:⁴S_3/2/²H_11/2，Nd³⁺:⁴F_7/2/⁴F_5/2，Ho³⁺:⁵F₃/³K₈，Dy³⁺:⁴I_15/2/⁴F_9/2，但单一稀土离子掺杂发光材料的发光性能及热稳定性都存在一定的局限性。当发光材料的热稳定性较低时，随着温度的升高，材料的发光强度下降较多，从而影响材料的测温区间和温度传感灵敏度。

目前，非热耦合能级对在光学温度传感的应用中逐渐呈现出优越的性能，但研究人员对于非热耦合能级对的研究不仅较少，且对模型的应用并无相应的理论依据。因此，建立一套利用双离子非热耦合能级进行温度传感的方法具有重要意义。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种基于非热耦合能级进行温度传感的方法，利用双离子非热耦合能级进行温度传感，能够提高温度传感的精度和传感灵敏度，具有较好的热稳定性能。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种基于非热耦合能级进行温度传感的方法，包括以下步骤，

采用354nm的激发波长，在293-573K温度范围内，每隔30K测试发光材料YNbO₄:xmol％Dy³⁺，y mol％Tm³⁺的变温发射光谱数据；

对位于变温发射光谱中两非热耦合能级所对应的发射中心波长处的发射峰进行积分，分别求取不同温度时发射中心波长处的发射峰的发射积分面积，即为发射积分强度；