基于荧光强度的光纤测温系统
发布时间：2021-05-10 06:28
温度的测量在人们的生活、生产、科研、工程等领域都至关重要,目前常用的温度测量仪器种类繁多,实际应用时,需要根据测温环境和所需量程、精度等具体指标选用基于不同原理的温度传感器。在电力系统中,由于光纤温度传感器具有抗电磁干扰、体积小、寿命长、耐腐蚀等优点而受到广泛关注。其中荧光光纤测温技术的荧光材料选择具有很强的灵活性,是光纤测温领域的重点研究方向之一。本文描述了一个用于电力系统中的低成本、耐高温荧光强度型温度测量系统。文章首先描述了整体光路结构。系统光路采用反射式测量方案,使用一根1X2多模光纤,激励光从入射端进入,反射端与荧光材料耦合,探测端收集荧光,最终通过测量荧光的强度来测量温度。在光纤探头制作方面,使用红宝石材料和陶瓷插芯等现有元件制作了低成本、抗高温的光纤探头,并通过实验验证红宝石的荧光强度在30℃～130℃时,具有线性可逆的温度响应。在光源选取方面,实验选择405nm的LD作为激发光源,直接与光纤耦合并达到了理想的耦合效果。文章第二部分设计并仿真、测试了荧光探测电路。使用HB630滤波片滤除激发光,之后使用PIN型硅光电二极管探测荧光强度。借鉴了小电流的测量方案,将光电二极管...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 论文研究的目的和意义
1.2 光纤荧光温度传感器的发展现状
1.2.1 荧光发光材料的研究现状
1.2.2 光纤探头及其他方面研究现状
1.2.3 不同荧光测温方法的研究现状
1.3 论文主要研究内容及章节安排
2 荧光测温系统的基本原理
2.1 温度传感器概述
2.1.1 电气设备中的测温技术
2.1.2 光纤温度传感器综述
2.1.3 温度传感系统的性能指标
2.2 荧光材料受激发光
2.2.1 发光现象
2.2.2 荧光概述
2.2.3 光致发光
2.2.4 荧光寿命和量子效率
2.3 基于荧光的测温方法
2.3.1 基于荧光强度的测温方法
2.3.2 基于荧光强度比的测温方法
2.3.3 基于荧光寿命的测温方法
2.4 本章小结
3 荧光光纤测温系统的设计与制作
3.1 荧光光纤测温系统的总体方案
3.2 荧光测温系统光路设计与制作
3.2.1 荧光材料及其荧光特性
3.2.2 激励光源的选择及光源与光纤的耦合
3.2.3 光纤传感探测单元的设计
3.2.4 滤波光路
3.2.5 光电二极管与荧光探测
3.2.6 小结
3.3 荧光测温系统电路设计与制作
3.3.1 荧光测温方法总结分析
3.3.2 荧光强度检测方法的初步实验
3.3.3 放大电路的设计
3.3.4 荧光强度检测方法的测量结果
3.3.5 小结
3.4 荧光测温系统的信号采集与交互软件
3.4.1 系统结构框架
3.4.2 单片机多通道采样
3.4.3 使用LabVIEW与单片机通信
3.4.4 荧光强度测温系统性能分析
3.4.5 小结
3.5 本章小结
4 总结与展望
参考文献
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于荧光强度比值法可用于现场测量的低成本聚合物光纤温度传感器（英文）[J]. 杜新超,贺正权,林霄,周利斌,胡宝文,罗宝科,郭小艺,孔德鹏,任立勇,李育林. 光子学报. 2015(04)
[2]强电磁干扰环境下高精度温度测量[J]. 常海龙,张丕状. 传感器与微系统. 2014(11)
[3]原子荧光光谱分析技术的创新与发展[J]. 李刚,胡斯宪,陈琳玲. 岩矿测试. 2013(03)
[4]基于稀土掺杂光纤荧光强度比的温度传感[J]. 包玉龙,赵志,傅永军. 光纤与电缆及其应用技术. 2010(05)
[5]基于LabVIEW串口通信的研究[J]. 吕向锋,高洪林,马亮,王新华. 国外电子测量技术. 2009(12)
[6]浅析msp430与51单片机的特点[J]. 葛亦斌,罗维,盛蒙蒙,邱烨. 科技传播. 2009(03)
[7]国内高压带电设备测温方式综述及分析[J]. 金振东,许箴,金峰,袁昌进. 电力设备. 2007(12)
[8]干涉型光纤温度传感器[J]. 刘晨,费业泰,卢荣胜. 传感器与微系统. 2007(04)
[9]微电流测量方法评述[J]. 于海洋,袁瑞铭,王长瑞,杜玉蕾. 华北电力技术. 2006(11)
[10]基于MSP430单片机的多路数据采集系统的设计[J]. 陈龙,邓先灿,孙麒. 现代电子技术. 2006(20)
硕士论文
[1]荧光寿命型光纤温度传感器的性能与实验研究[D]. 徐钰山.武汉理工大学 2013
[2]高精度荧光光纤温度传感器及其应用技术研究[D]. 刘兰书.中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所) 2011
[3]荧光光纤温度传感器[D]. 张杨.哈尔滨工程大学 2005
本文编号：3178866
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 论文研究的目的和意义
1.2 光纤荧光温度传感器的发展现状
1.2.1 荧光发光材料的研究现状
1.2.2 光纤探头及其他方面研究现状
1.2.3 不同荧光测温方法的研究现状
1.3 论文主要研究内容及章节安排
2 荧光测温系统的基本原理
2.1 温度传感器概述
2.1.1 电气设备中的测温技术
2.1.2 光纤温度传感器综述
2.1.3 温度传感系统的性能指标
2.2 荧光材料受激发光
2.2.1 发光现象
2.2.2 荧光概述
2.2.3 光致发光
2.2.4 荧光寿命和量子效率
2.3 基于荧光的测温方法
2.3.1 基于荧光强度的测温方法
2.3.2 基于荧光强度比的测温方法
2.3.3 基于荧光寿命的测温方法
2.4 本章小结
3 荧光光纤测温系统的设计与制作
3.1 荧光光纤测温系统的总体方案
3.2 荧光测温系统光路设计与制作
3.2.1 荧光材料及其荧光特性
3.2.2 激励光源的选择及光源与光纤的耦合
3.2.3 光纤传感探测单元的设计
3.2.4 滤波光路
3.2.5 光电二极管与荧光探测
3.2.6 小结
3.3 荧光测温系统电路设计与制作
3.3.1 荧光测温方法总结分析
3.3.2 荧光强度检测方法的初步实验
3.3.3 放大电路的设计
3.3.4 荧光强度检测方法的测量结果
3.3.5 小结
3.4 荧光测温系统的信号采集与交互软件
3.4.1 系统结构框架
3.4.2 单片机多通道采样
3.4.3 使用LabVIEW与单片机通信
3.4.4 荧光强度测温系统性能分析
3.4.5 小结
3.5 本章小结
4 总结与展望
参考文献
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于荧光强度比值法可用于现场测量的低成本聚合物光纤温度传感器（英文）[J]. 杜新超,贺正权,林霄,周利斌,胡宝文,罗宝科,郭小艺,孔德鹏,任立勇,李育林. 光子学报. 2015(04)
[2]强电磁干扰环境下高精度温度测量[J]. 常海龙,张丕状. 传感器与微系统. 2014(11)
[3]原子荧光光谱分析技术的创新与发展[J]. 李刚,胡斯宪,陈琳玲. 岩矿测试. 2013(03)
[4]基于稀土掺杂光纤荧光强度比的温度传感[J]. 包玉龙,赵志,傅永军. 光纤与电缆及其应用技术. 2010(05)
[5]基于LabVIEW串口通信的研究[J]. 吕向锋,高洪林,马亮,王新华. 国外电子测量技术. 2009(12)
[6]浅析msp430与51单片机的特点[J]. 葛亦斌,罗维,盛蒙蒙,邱烨. 科技传播. 2009(03)
[7]国内高压带电设备测温方式综述及分析[J]. 金振东,许箴,金峰,袁昌进. 电力设备. 2007(12)
[8]干涉型光纤温度传感器[J]. 刘晨,费业泰,卢荣胜. 传感器与微系统. 2007(04)
[9]微电流测量方法评述[J]. 于海洋,袁瑞铭,王长瑞,杜玉蕾. 华北电力技术. 2006(11)
[10]基于MSP430单片机的多路数据采集系统的设计[J]. 陈龙,邓先灿,孙麒. 现代电子技术. 2006(20)
硕士论文
[1]荧光寿命型光纤温度传感器的性能与实验研究[D]. 徐钰山.武汉理工大学 2013
[2]高精度荧光光纤温度传感器及其应用技术研究[D]. 刘兰书.中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所) 2011
[3]荧光光纤温度传感器[D]. 张杨.哈尔滨工程大学 2005
本文编号：3178866
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/yiqiyibiao/3178866.html
