[其他]温度测量装置

说明书

本发明涉及一种温度测量装置，特别是采用这样的温度传感器的测量装置，该传感器的边界部分是由一种其吸收光谱随温度而变化的材料制成。这种测量装置是已知的，例如日本的公开专利编号98878/1980及86731/1982就是。

这种类型的普通温度测量装置的典型例子示意图见图1，其中数字1是作为光源6的发光元件的驱动线路，2及4为光导纤维，6是作光源的发光元件，9为温度传感器，由晶体半导体材料或非晶体半导体材料如GaAS制成。GaAS的光吸收波长范围的较高端，从而它的透光率随温度而变化。温度传感器9位于光导纤维2及4之间，用一种适宜的粘结剂固定。

温度传感器9的透光率的温度依存性示于图2。波长绘于横坐标上，从其中可以清楚看出。随着温度的升高，温度传感器9的光吸收波长范围的较高端移向波长较长的一边。

图3为由发光元件6所产生的光谱及穿过温度传感器9的光谱图。

在图1，温度测量装置还包括一个作为分光镜的衍射光栅15，光电二极管阵列16，比较器17各与阵列中一个不同的光电二极管相连，还有一个数据处理电路18。

本装置工作时，发光元件6由驱动线路1驱动，并产生光假设发光元件6是一个发光二极管，发射光线的光谱为图3所示的正态分布，要选择这样的温度传感器9，使其吸收光线波长范围的较高端位于发光二极管6所发射的光谱的正态分布范围之内。由于该较高端随着温度变化而移动，如图2所示，在某一温度时，经过温度传感器9的光谱为图3中画阴影线部分。这光谱经过光导纤维4传送至衍射光栅15，被分解成不同波长的分量后分别由阵列16中的光电二极管所接收。从光电二极管传来的电信号由与各自的比较电平相联结的比较器17进行比较。比较器17的输出由数据处理电路18进行处理，以求得相当于穿过温度传感器9的光线波长为最短时，阵列16中光电二极管的位置。

在这种普通温度测量装置中，由于表示温度传感器9的吸收波长范围的较高端的曲线不完全是线性的，所以当由于光源6的温度变化，而传感器9所接收的光有大的强度变化或中心波长变化，或由于光源6的特性随时间而变化时，就可能产生测量误差。

本发明的目的就是要克服上述普通温度测量仪所存在的问题，特别是提供一种即使在由于光源温度变化或随时间而降低特性的情况下，光源的光的强度或中心波长变化时，仍能精确测量温度的温度测量装置。

根据本发明，温度传感器的输出波长经过用光谱学的方法处理后，还要再经多个不同的检测电平检测，在被检测的多个波长范围内较低波长值的基础上计算出传感器的吸收光线波长范围的一个固定端点。采用这种安排后，即使光源的光的强度和/或中心波长发生变化，也不会产生与温度有关的误差。

图1为普通温度传感器例子的示意图;

图2为温度传感器的透光率和温度有关的关系曲线;

图3为发光元件的光谱与温度传感器透光率的关系曲线;

图4为本发明的一实施例的示意图;

图5A及5B各表示当发光元件发射的光强度变化时，经过温度传感器的光谱与温度传感器的透光率之间的关系曲线;

图6为本发明的另一实施例的示意图。

图4为本发明的温度测量装置的较佳实施例的示意图，与图1上的相同参考号数表示相同或相当的部件。

发光元件6被发光驱动线路1所驱动。由元件6所发射的光线经过光导纤维2传送至温度传感器9。其输出经过光导纤维4及衍射光栅15被导至电荷耦合器件19的阵列。电荷耦合器件19的输出通过各自用不同的比较电平操作的比较器17-1及17-2与数据处理电路20相联。

图5A表示从发光元件6发射的光谱，其中画阴影线部分表示在某一温度时经过温度传感器9的光线。图5B与5A相似，表示由发光元件6发射的光线强度较低的情形。

本装置工作时，经过温度传感器9的一个光分量被衍射光栅15利用光谱学的方法分离为许多光谱分量（在此为两个分量），这些分量被电荷耦合器件19转换成一组时间序列的电信号，该信号由比较器17-1及17-2与不同的比较电平进行比较。

经过温度传感器9的光线，其光谱吸收光谱范围内较高端的λ₁及λ₂的曲线的上或点λx，在不同的电平时都是常数，与由于温度变化或者因发光元件6的性能随时间降低而引起的光强度变化无关，如图5A及5B画阴影线部分所示。