專利名稱：一種熒光壽命測溫裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種熒光壽命測溫裝置。
背景技術(shù)：
溫度是生產(chǎn)生活中的一個(gè)基本物理量。但是，有些目標(biāo)環(huán)境較為復(fù)雜，或者目標(biāo)環(huán)境有害，目標(biāo)非靜止，目標(biāo)無法接觸或接近等等，都使得溫度的測量變得不易。隨著科技的進(jìn)步，工業(yè)生產(chǎn)和其他領(lǐng)域?qū)囟鹊囊笤絹碓礁?，這要求測溫儀精度高、響應(yīng)快、抗干擾能力強(qiáng)，現(xiàn)在這種高端測溫儀非常匱乏，且價(jià)格昂貴。傳統(tǒng)的測溫儀(如熱電偶、熱敏電阻)基于物質(zhì)的電磁型，測量信號被電磁信號調(diào)制，所以易受電磁干擾，對測量環(huán)境要求比較聞。
·[0003]當(dāng)某些敏感材料在受光照射后，會產(chǎn)生熒光。激勵光消除之后熒光強(qiáng)度衰減至原來強(qiáng)度的Ι/e所經(jīng)歷的時(shí)間稱為熒光壽命，用τ來表示。熒光壽命的長短決定于溫度的高低，可用下述表達(dá)式來表示τ (T) = 1+exp [-Δ E/(kT) ] RE+RTexp [-Δ E/(kT)]上述表達(dá)式中RE、RT、AE、k均為常數(shù)；T為絕對溫度。由上述表達(dá)式可以看出，熒光壽命和溫度之間存在唯一對應(yīng)的關(guān)系，只要測出熒光壽命，就能得出被測溫度。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)提供一種熒光壽命測溫裝置。本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為該熒光壽命測溫裝置，其特征在于包括具有異或門和計(jì)數(shù)器的可編程邏輯器件；熒光激勵光源驅(qū)動電路，輸入端與可編程邏輯器件相連，進(jìn)入可編程邏輯器件異或門的第一端；熒光激勵光源，與熒光激勵光源驅(qū)動電路相連；熒光探頭，熒光激勵光源發(fā)出的激發(fā)光源通過光纖傳輸?shù)綗晒馓筋^，使熒光探頭激發(fā)出熒光；光敏管，用于檢測熒光探頭發(fā)出的熒光信號；整形電路，輸入端光敏管相連，輸出端與可編程邏輯器件相連，進(jìn)入可編程邏輯器件異或門的第二端；計(jì)算單元，可編程邏輯器件的輸出端與計(jì)算單元相連，用于根據(jù)可編程邏輯器件計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)結(jié)果和熒光壽命與溫度的關(guān)系計(jì)算出溫度值。較好的，所述可編程邏輯器件采用型號為EP3C16F256I7的FPGA芯片。所述熒光探頭采用Cr3+離子摻雜鎂鋁尖晶石的光纖傳感頭，其中摻雜有Cr3+離子、且摻雜濃度為O. 5at. %的鎂鋁尖晶石，并且Cr3+離子摻雜濃度為O. 5at. %。[0017]所述熒光激勵光源為LED燈。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于采用本實(shí)用新型提供的熒光壽命測溫裝置進(jìn)行測溫，其靈敏度高、精度高、成本低、抗電磁干擾、重復(fù)性好、耐腐蝕、電絕緣性好、結(jié)構(gòu)簡單、光路可擾性好，能與計(jì)算機(jī)聯(lián)接實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程遙測。

圖I為本實(shí)用新型實(shí)施例中熒光壽命測溫裝置的結(jié)構(gòu)框圖；圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例中熒光壽命測溫裝置的電路原理圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述。如圖I所示的熒光壽命測溫裝置，其包括具有異或門和計(jì)數(shù)器的可編程邏輯器件1，本實(shí)施例中，該可編程邏輯器件采用EP3C16F256I7 的 FPGA 芯片；熒光激勵光源驅(qū)動電路2，輸入端與可編程邏輯器件相連，進(jìn)入可編程邏輯器件異或門的第一端，該電路為常規(guī)的能產(chǎn)生IkHz的方波信號的驅(qū)動電路；突光激勵光源3,與突光激勵光源驅(qū)動電路相連,該突光激勵光源為LED燈；熒光探頭4，熒光激勵光源發(fā)出的激發(fā)光源通過光纖傳輸?shù)綗晒馓筋^，使熒光探頭激發(fā)出熒光，該熒光探頭采用Cr3+離子摻雜鎂鋁尖晶石的光纖傳感頭，并且Cr3+離子摻雜濃度為O. 5at. % ；Cr3+離子摻雜濃度O. 5at. %的壽命最長，最適合用來制作熒光壽命溫度傳感頭，在室溫下Cr3+離子摻雜濃度為O. 5at. %傳感頭熒光壽命當(dāng)溫度從室溫升高到440°C時(shí)，壽命從13. 8ms降低到O. 6m ;摻雜濃度O. 5at. %的傳感頭在520nm綠色光泵浦作用下溫度系數(shù)最大，即壽命隨溫度的變化最敏感，并且在溫度范圍20-220°C之間，溫度系數(shù)最大且?guī)缀醪蛔?，大約為-O. 04ms/0C ；光敏管5，用于檢測熒光探頭發(fā)出的熒光信號；整形電路6，輸入端光敏管相連，輸出端與可編程邏輯器件相連，進(jìn)入可編程邏輯器件異或門的第二端；計(jì)算單元7，可編程邏輯器件的輸出端與計(jì)算單元相連，用于根據(jù)可編程邏輯器件計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)結(jié)果和熒光壽命與溫度的關(guān)系計(jì)算出溫度值，計(jì)算單元可以為遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)，也可以為獨(dú)立的單片機(jī)處理芯片。其工作原理為啟動溫度測量時(shí)，熒光激勵光源驅(qū)動電路的輸出端LED_TRIG輸出IkHz的方波，經(jīng)過晶體管Ql放大驅(qū)動熒光激勵光源——發(fā)光二極管Dl，光敏管Q3接收光照產(chǎn)生電流，在可變電阻器VR上得到對應(yīng)電壓，該電壓加到晶體管Q2的基極上，使其關(guān)斷，此時(shí)整形電路的輸出低電平，加在可編程邏輯器件的異或門的一個(gè)輸入端a，IkHz的方波信號(LD_TRIG)加到異或門的另一個(gè)端口 b。由于熒光的余輝作用，光敏管Q3輸出的信號，與LED_TRIG的IkHz方波產(chǎn)生一個(gè)時(shí)間差，這個(gè)時(shí)間差是由熒光的壽命決定的，所以TICAL_RETURN輸出的上升沿信號晚于LD_TRIG的上升沿約為一個(gè)熒光壽命時(shí)間，根據(jù)異或門特性，異或門的輸出(out)高電平的時(shí)間大約為一個(gè)熒光壽命τ.這個(gè)高電平打開可編程邏輯器件中32位計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)允許端，對于IOOMHz的脈沖計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)值就是熒光壽命(單位1/100μ8);當(dāng)異或門輸出(INT)低電平時(shí) ，計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)，讀入計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值，從而得到熒光壽命，再根據(jù)熒光壽命與溫度的關(guān)系計(jì)算出對應(yīng)的溫度。
權(quán)利要求1.一種熒光壽命測溫裝置，其特征在于包括 具有異或門和計(jì)數(shù)器的可編程邏輯器件； 熒光激勵光源驅(qū)動電路，輸入端與可編程邏輯器件相連，進(jìn)入可編程邏輯器件異或門的第一端； 突光激勵光源，與突光激勵光源驅(qū)動電路相連； 熒光探頭，熒光激勵光源發(fā)出的激發(fā)光源通過光纖傳輸?shù)綗晒馓筋^，使熒光探頭激發(fā)出熒光； 光敏管，用于檢測熒光探頭發(fā)出的熒光信號； 整形電路，輸入端光敏管相連，輸出端與可編程邏輯器件相連，進(jìn)入可編程邏輯器件異或門的第二端； 計(jì)算單元，可編程邏輯器件的輸出端與計(jì)算單元相連，用于根據(jù)可編程邏輯器件計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)結(jié)果和熒光壽命與溫度的關(guān)系計(jì)算出溫度值。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的熒光壽命測溫裝置，其特征在于所述可編程邏輯器件采用型號為EP3C16F256I7的FPGA芯片。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的熒光壽命測溫裝置，其特征在于所述熒光激勵光源為LED燈。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種熒光壽命測溫裝置，其特征在于包括具有異或門和計(jì)數(shù)器的可編程邏輯器件；熒光激勵光源驅(qū)動電路；熒光激勵光源；熒光探頭；光敏管；整形電路；計(jì)算單元，可編程邏輯器件的輸出端與計(jì)算單元相連，用于根據(jù)可編程邏輯器件計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)結(jié)果和熒光壽命與溫度的關(guān)系計(jì)算出溫度值。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于采用本實(shí)用新型提供的熒光壽命測溫裝置進(jìn)行測溫，其靈敏度高、精度高、成本低、抗電磁干擾、重復(fù)性好、耐腐蝕、電絕緣性好、結(jié)構(gòu)簡單、光路可擾性好，能與計(jì)算機(jī)聯(lián)接實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程遙測。
文檔編號G01K11/32GK202676322SQ201220232398
公開日2013年1月16日 申請日期2012年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月7日
發(fā)明者楊如祥 申請人:楊如祥