温度传感器及温度测定方法

专利名称：温度传感器及温度测定方法
技术领域：
本发明涉及温度传感器及温度测定方法，详细地说，是涉及根据荧光 的寿命测定温度的温度传感器及温度测定方法。
背景技术：
作为温度传感器，使用荧光体的荧光式温度传感器得到广泛应用。 在荧光式温度传感器上，使用荧光特性随温度变化的荧光体来测定温 度。具体地说，将从光源发出的激发光照射到荧光体上，检测荧光体产 生的荧光。然后，根据荧光寿命等荧光特性的变化，测定温度。
含有荧光体的荧光材料设置在光纤的前端。并且，从光源射出的激 发光通过光纤射入荧光体。此外，荧光体产生的荧光通过光纤被光传感
器检测出来。荧光强度例如，按照I。e—at来衰减。t表示时间，e表示自 然对数的底(2.718)。此外，1。以及a是任意正数。
对于这种荧光式温度传感器，通过求出荧光衰减时间来测定温度的 荧光式温度传感器已被公开(专利文献l)。在该温度传感器中，将LED 熄灭后到成为基准光量Sl、 S2的1/e时的时间作为荧光衰减时间。根 据事先测量出的荧光衰减时间和温度T的关系，算出温度。
此外，还公开有对荧光强度进行积分来测定温度的方法(专利文献 2)。在该方法中，在3个期间(T1~T2、 T2~T3、 T3 ~ T4)对荧光强 度进行积分(参见图8)。设中央的积分期间(T2~T3)的积分时间为 n2At、两侧的积分期间的积分时间(T1~T2、 T3~T4)为mAt和n3 △ t，则ihAt-i^At + i^Ato并且将2个期间(Tl ~ T2、 T3 ~ T4 )的 积分值的和减去中间的期间(T2~T3)的积分值而得到的值设为G。通
过该e测定温度。
专利文献1日本特开2002-71473号7>才艮专利文献2美国专利第4816687号说明书在由光传感器检测出的荧光强度的信号中，与荧光体产生的荧光成 分相比，增加了噪声及偏移值(零电平)。即，在由光传感器实际检测 出的荧光强度的信号中，将不可避免地被叠加时间性变动的噪声及由测 定用电路等决定的偏移值(零电平)。此外，刚熄灭了光源之后的初始 荧光强度有时也会发生变动。专利文献l的温度传感器是在加入了噪声 及偏移值的状态下算出温度的。因此，不能进行准确的测量。
此外，在专利文献2中，使用了同步检测，原理上难以实现高速响 应。即，对于专利文献2的方法，不能自由地进行积分期间的设定，检 测时间变长。因此， 一旦将光源点亮并熄灭，则到下一次测定会花费时 间。这样，特许文献2的方法存在难以提高响应速度的问题。

发明内容
本发明就是为了解决这样的问题而做出的，其目的是提供一种能够 以高响应速度进行准确的测定的温度传感器及温度测定方法。
本发明的第1方式的温度传感器是一种根据荧光体产生的荧光的寿 命来测定温度的温度传感器，其具有射出激发光的光源、通过上述激 发光来产生荧光的荧光体、检测上述荧光并输出与荧光强度相应的荧光 信号的光检测器、基于来自上述光检测器的荧光信号来算出温度的处理 部，上述处理部分别算出在上述荧光信号衰减中事先设定的3个以上期 间中的上述荧光信号的积分值，基于上述3个以上期间中具有相同时间 幅度的2个期间中的上述积分值，算出差分值，由2个上述差分值之比 算出随测定温度而变化的变量，并参照事先存储的温度与上述差分值之 比的关系，将所算出的上述变量换算成温度。
本发明的第2方式的温度传感器是上述温度传感器，其中，3个上 述期间具有相同的时间幅度，基于上述3个期间中的第l及第2期间中 的上述积分值来算出上述第l差分值，基于3个期间中的第l及第3期 间中的上述积分值来算出上述第2差分值，根据上述第1及第2差分值 之比算出上述变量。
本发明的第3方式的温度传感器是上述温度传感器，其中，根据具 有第1时间幅度的第l及第2期间中的上述积分值来算出第l差分值， 根据具有第2时间幅度的第3及第4期间中的上述积分值来算出第2差分值，由上述第1及第2差分值之比算出上述变量。
本发明的第4方式的温度传感器是上述温度传感器，其特征在于， 可以改变上述3个以上期间中的至少一个期间的i殳定。
本发明的第5方式的温度传感器是上述温度传感器，其特征在于， 根据要测定的温度的范围，改变上述期间的设定。
本发明的第6方式的温度测定方法是一种根据通过激发光产生的荧 光的荧光寿命来测定温度的温度测定方法，其具有对荧光体照射激发 光的步骤；检测由上述激发光使上述荧光体产生的荧光的步骤；分别算 出上述荧光信号衰减中事先设定的3个以上期间中的上述荧光信号的积 分值的步骤；基于上述3个以上期间中具有相同时间幅度的2个期间中 的上述积分值，算出差分值的步骤；根据2个上述差分值之比算出随测 定温度变化的变量的步骤；以及参照事先存储的温度与上述差分值之比 的关系，将所算出的上述变量换算成温度的步骤。
本发明的第7方式的温度测定方法是上述温度测定方法，其中，3 个上述期间具有相同的时间幅度，基于上述3个期间中的第l及第2期 间中的上述积分值，算出上述第l差分值，基于3个期间中的第1及第 3期间中的上述积分值，算出上述第2差分值，才艮据上述第1及第2差 分值之比算出上述变量。
本发明的第8方式的温度测定方法是上述温度测定方法，其中，根 据具有第1时间幅度的第l及第2期间中的上述积分值来算出第l差分 值，根据具有第2时间幅度的第3及第4期间中的上述积分值来算出第 2差分值，根据上述第1及第2差分值之比来算出上述变量。
本发明的第9方式的温度测定方法是上述温度测定方法，其特征在 于，可以改变上述3个以上期间中的至少一个期间的设定。
本发明的第10方式的温度测定方法是上述温度测定方法，其特征在 于，根据要测定的温度的范围，改变上述期间的设定。
本发明能够提供一种能够以高响应速度进行准确的测定的温度传感 器及温度测定方法。

图1是示意性表示本发明的实施方式1的温度传感器的构成的图。
图2《—表示荧光的衰减曲线的图。 图3是表示比率和温度的关系的图。
图4是表示设定了四个期间的情况下的荧光的衰减曲线的图。
图5是表示设定了四个期间的情况下的比率和温度的关系的图。
图6是表示使用了本实施方式的温度传感器的温度测定方法的流程图。
图7是表示本实施方式的温度传感器的校正方法的流程图。 符号说明
11-驱动电路、12-光源、13-受光元件、14-信号处理电路、21-荧光材 料、23-波导棒、31-荧光信号测定模块、32-数据存储装置、33-荧光强度存 储模块、34-积分光量存储模块、35-差分量存储模块、36-关系存储模块、 37-关系存储才莫块、38-温度存储模块
具体实施例方式
以下，对应用本发明的具体实施方式
，参照附图详细地进行说明。 图l是示意性地表示温度传感器的构成的图。
温度传感器具有驱动电路11、光源12、受光元件13、信号处理电 路14、荧光材料21和波导棒23。本实施方式的温度传感器是使用荧光 特性随温度变化的荧光材料21来测定温度的荧光式温度传感器。因此， 设有荧光材料21的部分成为热敏部。使热敏部接触测定试样时，荧光 材料21的温度将发生变化。即，通过从测定试样向荧光材料21的热传 导或相反方向的热传导，荧光材料21的温度变得与测定试样相等。荧 光材料21的荧光寿命随其温度而变化。因此，能够根据荧光寿命测定 温度。即，能够基于荧光的衰减曲线来测定温度。
荧光材料21及波导棒23构成温度传感器探针。驱动电路ll、光源 12、受光元件13和信号处理电路14构成主体部。在将温度传感器探针 安装于主体部的状态下进行测定。
8光源12照射用于激发荧光材料21的激发光。该激发光通过波导棒 23，射入到荧光材料21。荧光材料21被激发光激发，产生荧光。该荧 光通过波导棒23，被受光元件13检测出来。
驱动电路ll输出用于驱动光源12的驱动信号。光源12是例如LED 等，射出规定的脉冲宽度及脉冲波形的光。即，光源12射出对应于来 自驱动电路ll的驱动信号的脉冲光。在这里，被受光元件13检测出的 信号呈按Ae-at衰减的脉冲波形。t表示时间，e表示自然对数的底 (2.718 ■ ■)。此外，A及a是任意正数。从光源12射出的脉冲光的波 形没有特殊限定。
波导棒23具有细长的棒形。波导棒23例如是传播光的石英棒、光纤 等波导元件。此外，可以使用集束了多个光纤的光纤束。因此，波导棒23 由石英、玻璃等折射率高的透明材质构成。从光源12发出的^JC光及由荧 光材料21产生的荧光在波导棒23内反复进行全>^射并传播下去。即，波 导棒23成为用于将激发光照射到荧光材料上的投光路。图1中图示为波导 棒23进行了分支，但是也可以是l才沐或光纤。通过在主体部分中设置的 半透半反镜等，将激发光和荧光分离开。
在温度传感器探针上也可以设置保护波导棒23及荧光材料21的保 护管。作为荧光材料21例如，可以使用红宝石、金绿宝石等。在这里， 使用红宝石作为荧光体。此外，可以使用粘合剂等将含有荧光体的荧光 材料21固定安装于波导棒23的前端。
受光元件13例如是半透半反镜等光检测器。因此，受光元件13将 与受光量对应的强度的信号输出到信号处理电路14。在这里，将由受光 元件13输出的信号作为荧光信号。荧光信号为与由荧光材料21产生的 荧光的强度对应的值。此外，在荧光信号中，不只是荧光材料21产生 的荧光成分，还叠加有噪声、零电平(偏移电平offset level )。
信号处理电路14具有荧光信号测定模块31和数据存储装置32。信 号处理电路14进行用于根据荧光信号来测定温度的运算处理。信号处 理电路14具有CPU (Central Processing Unit)、 ROM (Read Only Memory )、 RAM ( Random Access Memory)及通信用接口等，进行用 于测定的各种信号处理。例如，可以使用微机等作为信号处理电路14。 信号处理电路14依据保存于例如ROM的运算处理程序进行各种运算。
9当然，可以是数字电路，也可以是模拟电路。此外，也可以将它们组合。
信号处理电路14不限于物理上的单一装置。
例如，荧光信号测定模块31进行用于根据荧光信号算出温度的运算 处理。荧光信号测定模块31的运算结果被适当地存储到数据存储装置 32中。数据存储装置32例如是存储器等存储器件。即，荧光信号测定 模块31读出存储于数据存储装置32的数据，进行规定的运算处理。然 后将运算处理结果存储到数据存储装置32中。
数据存储装置32具有荧光强度存储模块33、积分光量存储模块34、 差分量存储模块35、比率存储模块36、关系存储模块37和温度存储模 块38。这些模块在物理上可以是相同的存储器。
荧光强度存储模块33基于荧光信号存储荧光强度。即，荧光强度存 储模块33按顺序存储荧光信号的强度。荧光强度存储模块33将荧光信 号的数据依据时间序列进行存储。因此，在荧光强度存储模块33中， 存储有与检出荧光的时间对应的数量的荧光信号的数据。该荧光强度如 图2所示。图2是表示由受光元件13检测出的荧光信号的时间变化的 图。图2的横轴表示时间，纵轴表示荧光信号的强度。
如图2所示，荧光强度从光源12的熄灭时刻开始，随着时间的经过 而衰减。即，随着时间的经过，荧光强度变弱。荧光强度衰减的速度依 赖于荧光材料21的温度。在荧光信号上叠加有作为偏移电压的基准电 压(以下称为零电平C)。即，即使荧光衰减完以后，荧光强度也不会 变成0，而成为一个定值，即零电平C。此外，在荧光信号中存在白噪 声那样的干扰噪声。设该噪声为n(t)。该噪声由于随时间而变动，所 以成为时间t的函数。噪声n(t)随机产生。这样，荧光信号实际上为 在由荧光材料21产生的荧光成分上叠加了噪声n (t)和零电平C的强 度。熄灭光源21后，荧光信号呈指数函数衰减。因此，熄灭光源21后， 经过充分的时间后，除去了噪声n (t)的荧光强度大致成为一个定值， 即零电平C。
荧光信号测定模块31基于存储于荧光强度存储模块33的荧光强度 的数据，对荧光强度进行积分。在这里，针对事先设定的3个期间A、 B、 C，分别算出积分光量(积分值)。例如，期间A的积分光量为时间 tA ~ tA+ △ t的荧光强度的总和。此外，期间A ~期间C被"&定成相同时
10间幅度At。因此，期间B的积分光量为时间tB~tB+At的荧光强度的 总和。这样，通过对期间A~C的荧光强度进行积分，求各期间的积分 值。
设期间A C的积分光量为iA Ic时，积分光量lA Ic用下面的公
式(1)表示。数学式1
<formula>formula see original document page 11</formula>
F (t)是表示荧光强度曲线的函数，1。是初始荧光强度。初始荧光 强度I。为t-0，即、光源熄灭时刻的荧光强度。此外，由于荧光的衰减 曲线可以以指数函数来近似，因此荧光强度I (t)成为下面的公式(2 )。
<formula>formula see original document page 11</formula> …公式(2)
t是荧光寿命，为环境温度T的函数，所以t-t(T)。
接下来，荧光信号测定模块31求出积分光量的差，并将该差分值存 储到差分量存储模块35中。在这里，算出Ia-Ib和lB-Ic这两个差分值 作为差分量。这两个差分量被存储于差分量存储模块35。在这里，积分 光量Ia Ic中，如公式(1)所示，存在零电平C和噪声n (t)项。因 此，通过求出两个积分值的差，能够修正零电平C和噪声n (t)。即， 由于各期间的时间幅度At相同，所以零电平Cx At被抵消。此外，如 果将时间幅度At增加一定程度，则期间A~C中，噪声n (t)收敛于 0。再者，由于时间幅度At相等，因此期间A C中，噪声n(t)变成 大致相同的值。因此，噪声n (t)的差收敛于0，噪声成分被抵消。由 此，能够排除由噪声造成的影响，能够进行更高精度的测定。接下来，求2个差分量(差分值)的比率g。比率g可以通过下面 的公式(3)求出。
g ( t ) = (IA-IB ) / (IB-IC ) ..公式(3 )
这样，根据(IA-IB)和(Ib-Ic)之比，能够算出比率g。也可以颠 倒分子和分母，而成为比率g = (IB-IC) / (IA-IB)。即，比率g只要是 对应于两个差分量之比的值即可。通过取差分量之比，由初始荧光强度 的变动造成的影响被降低。
荧光信号测定模式31基于上述的比率g测定温度。即，比率g成为 随测定温度变化的变量。作为变量的比率g被换算成温度。衰减曲线随 环境温度T而变化。
这样，如公式(2)所示，衰减曲线函数随温度而变化。因此，差分 量(IB-IC)及(IA-IB)的值也随温度变化。能够将比率g的值变换成温 度T。即，如果比率g确定，则温度确定。这样，由于比率g和测定温 度是l对l的关系，所以能够将比率g换算成温度T。荧光信号测定模 式31参照事先设定的比率g和温度T的关系，将比率g变换成温度T。 这样，荧光信号测定模式31根据比率g算出温度T。比率g和温度T 的关系被存储于关系存储模块37中。
例如，比率g和温度T的关系如图3所示。图3是表示比率g和温 度T的关系的曲线，横轴表示比率g,纵轴表示环境温度T。图3是表 示将积分时间设定为lmsec时的结果的曲线。即，将熄灯时间设为0时， 则lA为0~ lmsec的积分值，lR为1 ~2msec的积分值，Ic为2-3msec 的积分值。例如，测量几个校正用的基准温度，算出关系式。即，对温 度已知的测定试样进行测定，求出比率g。在不同温度下进行多次测定， 导出关系式(校正函数)。在这里，通过将比率g和温度的函数以多项 式加以近似，来求出比率g和温度T的关系式。近似式可以使用任意次 数的多项式。当然，也可以以多项式以外的公式来近似。通过将比率g 代入到这样的近似式中，算出温度T。当然，不用近似式，而参照表示 比率g和温度T的关系的换算表，也可以将比率g换算成温度T。荧光 信号测定模块31将所测定的温度存储到温度存储模块38中。温度存储 模块38按顺序存储所测定的温度。通过用这样的处理求温度，能够更准确地进行测定。即，通过求差
分量能排除零电平c的影响。此外，能排除噪声成分的影响。再者，通
过求差分量之比，能排出初始荧光强度I。的变动的影响。由此，能够进 行准确的温度测定。这样，通过取时间积分的差分值之比，能够抑制瞬 时变动的影响，能够实现高精度化。
此外，在上述测定中，可以自由设定期间A~C。由此，可以将期 间A C设定于荧光强度衰减完之前的时间段。此外，可以不使用最小 二乘法及反馈控制来测定，能够在短时间内进行运算处理。因此，能够 提高响应速度。即，由于可以不等到荧光强度衰减完，所以能够缩短测 定时间。因此，能够提高温度传感器的响应性。再者，期间A C的一 部分可以重叠，也可以分开。
此外，通过根据温度的范围来变更所使用的期间，能够进行更高精 度的测量。例如，在图3所示的曲线中，在低温范围内，温度虽然发生 变化，但是比率g基本不变。在低温范围内，具有与荧光的衰减曲线相 关的荧光寿命T比较长的特性，即具有平緩的衰减曲线。由此，在低温 范围内，可以变更期间的设定。即，变更期间A~C的开始时间及时间 幅度。当然，只要变更开始时间或时间幅度即可。这样，能对大的测定 范围进行准确的测定。即，能够扩大可以高精度地进行测定的测定范围。 此外，高温时，通过在熄灭光源12后的较早的时间段来设定期间，能 进一步提高响应性。
关于测定范围的判别，例如，可以使用作为最早期间的期间A的积 分光量。即，根据积分光量IA判别是低温范围还是高温范围。并且区分 使用实际使用的期间。积分光量IA如果在规定的范围中，则保持时间幅 度不变。积分光量lA在规定的范围以下的情况下，作为高温范围，缩短 积分时间。此外，积分光量lA比规定的范围大的情况下，增大时间幅度。 这样，无论低温时还是高温时都能够进行精度高的测定。
这样，能够根据测定范围来变更期间的设定。由此，能够进行精度 高的测定。在变更期间的设定的情况下，可以事先设定与期间A~C不 同的期间D、 E、 F等。也可以事先设定4个以上的期间，根据测定范 围区分使用期间。当然，测定范围的判定没有特殊限制。这样，通过改 变各期间的开始时间及时间宽度的设定，能够进行精度更高的温度测定。此外，区分使用期间的情况下，事先存储对应于各比率g的关系式 或换算表。
此外，比率g不限于公式(3)。即，只要是基于具有相同时间幅度 的两个期间的差分量的7>式即可。例如，可以由7〉式(4)求出比率g。
g ") = [(Ia-Ib) ■ (Ib隱Ic)] / [(Ia-Ib) + (Ib國Ic)]公式U)
这样，只要是能够降低噪声n(t)及零电平C的影响的比率g即可。 由此，基于具有相同时间幅度的2个期间的积分值，算出差分值。只要 根据2个差分值之比算出随测定温度变化的变量即可。即，只要基于2 个差分值算出变量即可。这样，能够降低初始荧光强度I。的变动、噪声 n (t)及零电平C的影响。
上述说明中，使用3个期间A~C来算出比率g，也可以使用4个 期间来算出比率g。例如，如图4所示，设定期间A 期间D。在这里， 期间A、 B的时间幅度Ati相等。此外，期间C、 D的时间幅度At2相 等。即，设定2组时间幅度相等的2个期间。在这里，期间C、 D与期 间A、 B—部分重叠。
然后，同样地算出期间A~D的积分光量。即，对期间A D各自 的荧光强度进行积分。基于各积分光量IA~ID，算出两个差分量。在这 里，对于具有相同时间幅度的2个期间，算出差分量。由此，能够求出 差分量(Ia画Ib)及差分量(Ic國Id)。
然后基于差分量(IA-IB)及差分量(Ic-Id),算出比率g。在这里， 比率g可以通过下面的^^式(5)来求出。
g ( t ) = ( Ia國Ib ) / (IC-ID ) . 公式(5 )
这样，根据具有相同时间幅度的2个期间的差分量算出比率g。该 比率g如上所述，成为对应于温度T的变量。因此，通过参照比率g 和温度T的关系，能够将比率g变换成温度T。这种情况下，事先设定
比率g = ( Ia-Ib ) / ( Ic-Id )和温度的关系。例如，使用了 4个期间A ~ D时的比率g和温度T的关系，如图5所示。图5是表示比率g和温度 T的关系的曲线，横轴表示比率g,纵轴表示环境温度T。在这里，将 熄灯时间i殳为0时，贝，J L为0~2msec的积分值，^为2 ~ 4msec的积
14分值，Ic为0~3msec的积分值，ID为3 ~ 6msec的积分值。
通过这样设定4个期间，能够高精度地进行测定。即，在幅度大的 测定范围内，与环境温度T的变化对应的比率g的变化量变大。由此， 在低温到高温的幅度大的测定范围内，能够进行高精度的测量。此外， 由于期间A、 B和期间C、 D的一部分重叠，因此能够用与设定了3个 期间的情况相同的时间来测定。
下面，使用图6，对使用了本实施方式的温度传感器的温度测定方 法进行说明。首先，在使温度传感器探针的热敏部接触测定试样的状态 下，点亮光源12 (步骤S101)。然后，在经过一定时间后，熄灭光源 12 (步骤S102)。即，以规定的脉冲宽度使光源12点亮。之后，由受 光元件13检测由于激发光而产生的荧光，将荧光强度的数据写入存储 器(步骤S103)。由此，在荧光强度存储模块33中存储荧光强度的数 据。
然后，算出期间A的积分光量lA (步骤S104)，写入存储器(步骤 S105)。此外，算出期间B的积分光量lB(步骤S106)，写入存储器(步 骤S107)。算出期间C的积分光量Ic (步骤S108)，写入存储器(步骤 S109)。此外，设定有4个以上的期间的情况下，算出期间D、 E、 F的 积分光量ID、 IE、 b(步骤S110)，写入存储器(步骤Slll )。期间的开 始时间及时间幅度是事先设定的。这些处理可以并行进行。
然后进行用于求差分量及比率g的计算(步骤S112)。在这里，求 出相同积分时间的2个积分值的差分量。进而根据2个差分量之比来算 出比率g。将差分量及比率g的计算结果写入存储器(步骤S113 )。由 此，在差分量存储模块35中存储差分量。在比率存储模块36中存储比 率g。此外，读出事先^^储的换算表(步骤S114 )，查对温度(步骤S115 )。 由此，比率g被变换成温度T。当然，也可以不用换算表，而使用校正 用的关系式(近似式)。
将查对出的温度写入存储器(步骤S116)，且使其显示于显示画面 上(步骤S117)。由此，温度测定结束。通过这样测定温度，能够提高 测定精度。此外，由于能够以短时间进行测定，所以能够提高响应性。 根据本实施方式的温度传感器，能够以高响应速度进行准确的温度测下面，使用图7，对温度的校正方法进行说明。校正例如是在温度 传感器的信号处理电路14连接到外部处理装置的状态下进行的。作为 外部处理装置例如，可以使用保存了用于求关系式的程序的PC机。首 先，准备用于测定基准温度的试样，使温度传感器探针的热敏部接触试 样。然后点亮光源(步骤S201),经过规定的时间后，熄灭光源(步骤 S202)。将熄灭荧光后的荧光数据写入内部存储器(步骤S203)。即， 使荧光强度存储模块33存储荧光强度的数据。然后将荧光数据传送到 外部传感器(步骤S204)。即，将信号处理电路14连接到作为外部处 理装置的PC机，将荧光数据传送到外部处理装置的外部存储器。该PC 机中保存有用于求关系式的程序。
此外，与步骤S202 ~ S204并行测定环境温度(步骤S205 )。这里的 温度测定利用其他的温度传感器进行。例如，使用已校正过的荧光式温 度传感器来测定温度。当然，也可以使用荧光式温度传感器以外的温度 传感器来测定。该环境温度成为用于进行校正的基准温度。将环境温度 写入其他温度传感器的内部存储器(步骤S206)。然后将该环境温度传 送到外部存储器(步骤S207)。该外部存储器是设置于对其传送了上述 荧光数据的外部处理装置的存储器。
然后，针对荧光数据的衰减曲线，设定期间(步骤S208)。在这里， 对3个以上的期间，设定开始时间、时间幅度及结束时间等。期间的设 定，可以由操作者进行，也可以事先设定。这些期间在至荧光强度衰减 完为止的时间段中设定。之后算出比率(步骤S209)。然后在不同温度 下进行多次测定，导出与基准温度的关系式(步骤S210)。在这里，使 用最小二乘法等，以多项式近似比率g和温度的关系式。因此，多项式 的各项的系数被算出。由此，能够得到如图3、图5那样的曲线。
之后将关系式保存于测定器存储器(步骤S211)。由此，在关系存 储模块37中存储关系式。当然，也存储求关系式时的期间的设定。这 样，温度传感器的校正结束。此外，也可以设定4个以上的期间。这种 情况下，根据区分使用的期间，分别算出比率和温度的关系式。即，按 每个区分使用的期间事先求出关系式，进行校正。当然，不限于关系式， 也可以将换算表存储到关系存储模块37中。
上述的说明中，假定荧光强度呈指数函数衰减来进行了说明，但是 本发明不限于此，其可以适用于各种各样的荧光衰减曲线。
权利要求
1. 一种温度传感器，其根据由荧光体产生的荧光的寿命来测定温度，具有射出激发光的光源，通过所述激发光来产生荧光的荧光体，检测所述荧光并输出与荧光强度对应的荧光信号的光检测器，以及基于来自所述光检测器的荧光信号来算出温度的处理部，所述处理部分别算出在所述荧光信号衰减中事先设定的3个以上期间中的所述荧光信号的积分值，基于所述3个以上期间中具有相同时间幅度的2个期间中的所述积分值来算出差分值，由2个所述差分值之比来算出随测定温度变化的变量，参照事先存储的温度和所述差分值之比的关系将所算出的所述变量换算成温度。
2. 根据权利要求1所述的温度传感器，其特征在于3个所述期间具有相同的时间幅度，基于所述3个期间中的第l及第2期间中的所述积分值，算出第1差分值，基于所述3个期间中的第l及第3期间中的所述积分值，算出第2差分值，由所述第1及第2差分值之比来算出所述变量。
3. 根据权利要求1所述的温度传感器，其特征在于根据具有第l时间幅度的第l及第2期间中的所述积分值来算出第l差分值，根据具有第2时间幅度的第3及第4期间中的所述积分值来算出第2差分值，由所述第1个及第2个差分值之比来算出所述变量。
4. 根据权利要求1 ~3中任一项所述的温度传感器，其特征在于可以改变所述3个以上期间中的至少一个期间的设定。
5. 根据权利要求1 ~4中任一项所述的温度传感器，其特征在于根据要测定的温度范围来改变所述期间的设定。
6. —种温度测定方法，根据通过激发光产生的荧光的荧光寿命来测定温度，具有对荧光体照射激发光的步骤，检测由所述激发光使上述荧光体产生的荧光的步骤，分别算出在所述荧光信号衰减中事先设定的3个以上期间中的所述荧光信号的积分值的步骤，基于上述3个以上期间中具有相同时间幅度的2个期间中的所述积分值来算出差分值的步骤，由2个所述差分值之比来算出随测定温度变化的变量的步骤，以及参照事先存储的温度和所述差分值之比的关系，将所算出的所述变量换算成温度的步骤。
7. 根据权利要求6所述的温度测定方法，其特征在于3个所述期间具有相同的时间幅度，基于所述3个期间中的第1及第2期间中的所述积分值来算出所述第1差分值，基于所述3个期间中的第1及第3期间中的所述积分值来算出所述第2差分值，由所述第l及第2差分值之比来算出所述变量。
8. 根据权利要求6所述的温度测定方法，其特征在于根据具有第1时间幅度的第1及第2期间中的所述积分值来算出第l差分值，根据具有第2时间幅度的第3及笫4期间中的所述积分值来算出第2差分值，由所述第l及第2差分值之比来算出所述变量。
9. 根据权利要求6~8中任一项所述的温度测定方法，其特征在于:可以改变所述3个以上期间中的至少一个期间的设定。
10. 根据权利要求6~9中任一项所述的温度测定方法，其特征在于:根据要测定的温度范围来改变所述期间的设定。
全文摘要
本发明提供一种温度传感器及温度测定方法，该温度传感器及温度测定方法能够以高响应速度进行准确测量。本发明的温度传感器是一种根据荧光材料(21)产生的荧光的寿命测定温度的温度传感器，其具有射出激发光的光源(12)、通过激发光产生荧光的荧光材料(21)、检测荧光并输出与荧光强度对应的荧光信号的受光元件(13)、以及基于来自受光元件(13)的荧光信号算出温度的信号处理电路(14)，信号处理电路(14)分别算出具有相同时间幅度的期间(A～C)中的荧光信号的积分值，基于两个期间中的积分值，算出差分值，从两个差分值之比算出随测定温度变化的变量，参照事先存储的温度和差分值之比的关系，将所算出的变量换算成温度。
文档编号G01K11/20GK101464193SQ20081018405
公开日2009年6月24日 申请日期2008年12月15日 优先权日2007年12月17日
发明者加藤淳之, 衣笠静一郎 申请人:株式会社山武