专利名称：一种荧光寿命测温装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种荧光寿命测温装置。
背景技术：
温度是生产生活中的一个基本物理量。但是，有些目标环境较为复杂，或者目标环境有害，目标非静止，目标无法接触或接近等等，都使得温度的测量变得不易。随着科技的进步，工业生产和其他领域对温度的要求越来越高，这要求测温仪精度高、响应快、抗干扰能力强，现在这种高端测温仪非常匮乏，且价格昂贵。传统的测温仪(如热电偶、热敏电阻)基于物质的电磁型，测量信号被电磁信号调制，所以易受电磁干扰，对测量环境要求比较闻。
·[0003]当某些敏感材料在受光照射后，会产生荧光。激励光消除之后荧光强度衰减至原来强度的Ι/e所经历的时间称为荧光寿命，用τ来表示。荧光寿命的长短决定于温度的高低，可用下述表达式来表示τ (T) = 1+exp [-Δ E/(kT) ] RE+RTexp [-Δ E/(kT)]上述表达式中RE、RT、AE、k均为常数；T为绝对温度。由上述表达式可以看出，荧光寿命和温度之间存在唯一对应的关系，只要测出荧光寿命，就能得出被测温度。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种荧光寿命测温装置。本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为该荧光寿命测温装置，其特征在于包括具有异或门和计数器的可编程逻辑器件；荧光激励光源驱动电路，输入端与可编程逻辑器件相连，进入可编程逻辑器件异或门的第一端；荧光激励光源，与荧光激励光源驱动电路相连；荧光探头，荧光激励光源发出的激发光源通过光纤传输到荧光探头，使荧光探头激发出荧光；光敏管，用于检测荧光探头发出的荧光信号；整形电路，输入端光敏管相连，输出端与可编程逻辑器件相连，进入可编程逻辑器件异或门的第二端；计算单元，可编程逻辑器件的输出端与计算单元相连，用于根据可编程逻辑器件计数器的计数结果和荧光寿命与温度的关系计算出温度值。较好的，所述可编程逻辑器件采用型号为EP3C16F256I7的FPGA芯片。所述荧光探头采用Cr3+离子掺杂镁铝尖晶石的光纤传感头，其中掺杂有Cr3+离子、且掺杂浓度为O. 5at. %的镁铝尖晶石，并且Cr3+离子掺杂浓度为O. 5at. %。[0017]所述荧光激励光源为LED灯。与现有技术相比，本实用新型的优点在于采用本实用新型提供的荧光寿命测温装置进行测温，其灵敏度高、精度高、成本低、抗电磁干扰、重复性好、耐腐蚀、电绝缘性好、结构简单、光路可扰性好，能与计算机联接实现远程遥测。
图I为本实用新型实施例中荧光寿命测温装置的结构框图；图2为本实用新型实施例中荧光寿命测温装置的电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。如图I所示的荧光寿命测温装置，其包括具有异或门和计数器的可编程逻辑器件1，本实施例中，该可编程逻辑器件采用EP3C16F256I7 的 FPGA 芯片；荧光激励光源驱动电路2，输入端与可编程逻辑器件相连，进入可编程逻辑器件异或门的第一端，该电路为常规的能产生IkHz的方波信号的驱动电路；突光激励光源3,与突光激励光源驱动电路相连,该突光激励光源为LED灯；荧光探头4，荧光激励光源发出的激发光源通过光纤传输到荧光探头，使荧光探头激发出荧光，该荧光探头采用Cr3+离子掺杂镁铝尖晶石的光纤传感头，并且Cr3+离子掺杂浓度为O. 5at. % ；Cr3+离子掺杂浓度O. 5at. %的寿命最长，最适合用来制作荧光寿命温度传感头，在室温下Cr3+离子掺杂浓度为O. 5at. %传感头荧光寿命当温度从室温升高到440°C时，寿命从13. 8ms降低到O. 6m ;掺杂浓度O. 5at. %的传感头在520nm绿色光泵浦作用下温度系数最大，即寿命随温度的变化最敏感，并且在温度范围20-220°C之间，温度系数最大且几乎不变，大约为-O. 04ms/0C ；光敏管5，用于检测荧光探头发出的荧光信号；整形电路6，输入端光敏管相连，输出端与可编程逻辑器件相连，进入可编程逻辑器件异或门的第二端；计算单元7，可编程逻辑器件的输出端与计算单元相连，用于根据可编程逻辑器件计数器的计数结果和荧光寿命与温度的关系计算出温度值，计算单元可以为远程计算机，也可以为独立的单片机处理芯片。其工作原理为启动温度测量时，荧光激励光源驱动电路的输出端LED_TRIG输出IkHz的方波，经过晶体管Ql放大驱动荧光激励光源——发光二极管Dl，光敏管Q3接收光照产生电流，在可变电阻器VR上得到对应电压，该电压加到晶体管Q2的基极上，使其关断，此时整形电路的输出低电平，加在可编程逻辑器件的异或门的一个输入端a，IkHz的方波信号(LD_TRIG)加到异或门的另一个端口 b。由于荧光的余辉作用，光敏管Q3输出的信号，与LED_TRIG的IkHz方波产生一个时间差，这个时间差是由荧光的寿命决定的，所以TICAL_RETURN输出的上升沿信号晚于LD_TRIG的上升沿约为一个荧光寿命时间，根据异或门特性，异或门的输出(out)高电平的时间大约为一个荧光寿命τ.这个高电平打开可编程逻辑器件中32位计数器的计数允许端，对于IOOMHz的脉冲计数。计数值就是荧光寿命(单位1/100μ8);当异或门输出(INT)低电平时 ，计数器停止计数，读入计数器的计数值，从而得到荧光寿命，再根据荧光寿命与温度的关系计算出对应的温度。
权利要求1.一种荧光寿命测温装置，其特征在于包括 具有异或门和计数器的可编程逻辑器件； 荧光激励光源驱动电路，输入端与可编程逻辑器件相连，进入可编程逻辑器件异或门的第一端； 突光激励光源，与突光激励光源驱动电路相连； 荧光探头，荧光激励光源发出的激发光源通过光纤传输到荧光探头，使荧光探头激发出荧光； 光敏管，用于检测荧光探头发出的荧光信号； 整形电路，输入端光敏管相连，输出端与可编程逻辑器件相连，进入可编程逻辑器件异或门的第二端； 计算单元，可编程逻辑器件的输出端与计算单元相连，用于根据可编程逻辑器件计数器的计数结果和荧光寿命与温度的关系计算出温度值。
2.根据权利要求I所述的荧光寿命测温装置，其特征在于所述可编程逻辑器件采用型号为EP3C16F256I7的FPGA芯片。
3.根据权利要求I所述的荧光寿命测温装置，其特征在于所述荧光激励光源为LED灯。
专利摘要本实用新型涉及一种荧光寿命测温装置，其特征在于包括具有异或门和计数器的可编程逻辑器件；荧光激励光源驱动电路；荧光激励光源；荧光探头；光敏管；整形电路；计算单元，可编程逻辑器件的输出端与计算单元相连，用于根据可编程逻辑器件计数器的计数结果和荧光寿命与温度的关系计算出温度值。与现有技术相比，本实用新型的优点在于采用本实用新型提供的荧光寿命测温装置进行测温，其灵敏度高、精度高、成本低、抗电磁干扰、重复性好、耐腐蚀、电绝缘性好、结构简单、光路可扰性好，能与计算机联接实现远程遥测。
文档编号G01K11/32GK202676322SQ201220232398
公开日2013年1月16日 申请日期2012年5月7日 优先权日2012年5月7日
发明者杨如祥 申请人:杨如祥