微波场中测温技术的实现
微波周围存在强电磁场,利用热电偶等传统温度传感器在微波场中进行温度测量时,由于传统温度传感器是由金属材料制成的,会对测量结果产生一定的影响。而光纤温度传感器传导的是光信号,能有效地避免电磁干扰,因此在微波场的温度测量中有很好的应用前景。通过查阅文献,在了解了光纤温度测量技术的基础上,以荧光光纤作为温度传感器,设计了荧光光纤温度测量系统,实现微波场中的温度测量。着手于提高测量系统的灵敏度、测温范围和精度,进行了一系列的理论分析和实验研究。设计了以C单片机为核心的荧光光纤温度测量系统,完成了系统硬件电路的搭建。对荧光材料的光谱特性进行了理论分析,利用光谱仪进行了荧光材料的光谱实验,从峰值波长和相对发光强度两个方面对选定的荧光材料的光谱进行了分析和比较。基于荧光寿命的测温原理,对光谱实验中相对发光强度较强的荧光材料进行了温敏特性实验,得到了荧光材料的温敏特性曲线,为温度测量系统温敏材料的选择提供理论依据,便于提高系统的&
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1引言温度是测量科学和工业过程控制中最重要的几个测量参数之一。温度测量的重要性可以在科学研究和日常生活中随处可见,在现代生产生活中有着举足轻重的作用。在工业生产的许多领域中,都需要对温度进行检测,几乎所有的化学过程和反应都和温度有关,在化工厂中,经常可以看到温度作为正在进行的生产过程运行进程的唯一指示。温度测量的重要性甚至可以简单地从全世界对温度传感器和相应装置的投资上看出来,据估计全世界每年的温度传感器的销售额可以达几亿美元,如果加上相关的控制器、指示器以及其他的测量系统,这个数字可以翻几倍。尽管现有的仪器为工业生产、实验室或特殊的工业条件提供了很宽的选择范围,由于温度测量的应用范围不断扩展,使得对温度监控的创新、研究和发展一直在进行。因而要寻求新型温度传感器具有可靠性高、绝缘性能好、抗电磁干扰、重复性好、响应速度快、体积小、且价格低廉等优点。对于这样的要求,具有电特性温度测量装置的热电偶、电热温度调节器等是不完全适合的。近年...&
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阳光是世间万物得以存在的基础,是人类生存必备的物质之一,但自然光本身早已不能满足人类需求。在当今信息飞速发展的时代,科技突飞猛进,人们物质需求日益增加,发光材料在社会生产和人类生活的方方面面都起着重要作用,发光材料的诞生为显示技术、医疗、环保、探测等多领域做出了卓越的贡献[1-5]。发光材料发光的主要原理就是物质受到射线、外电场等的外界激发之后偏离原有平衡状态,最终由激发态回复到基态,过程中需要将多余能量以光的形式释放出来,我们将这一过程称为发光,将能实现上述过程的物质称为发光材料。发光材料按材质可以分为:无机发光材料、有机发光材料;按形态可以分为:固体材料、液体材料、气体材料;按发光方式又可以分为:光致发光、电致发光、阴极射线发光、X射线发光等。在实际应用中多指固体材料,其中光致发光材料更是受到研究者的广泛关注[6-8]。发光材料作为当今世界研究的热点,经过较为广泛和深入的研究与开发。在现有的众多发光材料中性能优良、制备简便、...&
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Contents2.1 Diphenyl phosphoryl/sulfonyl based compounds1 Introduction2.2 Dimesitylboryl-based compounds2 D-π-A type bipolar blue fluorescent materials2.3 Five-membered heterocyclic based compounds2.4 Six-membered N-heterocyclic based compounds献中报道的性能优异三基色发光材料的分子结构及2.5 Other D-π-A type bipolar compounds主要器件性能。相比于红绿光材料,蓝光材料在发3 Non D-π-A type bipolar blue fluorescent materials光效率、色纯度和稳定性等方面仍待提高。4 Bipolar blue fluoresce...&
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稀土元素由于具有特殊的电子结构,他们在光学方面有着特殊的性质,成为发展高新技术产业的关键元素,在信息、生物、新材料、新能源、空间和海洋六大新科技群中有着重要的作用[1]。稀土掺杂到无机固体材料增强了原有的发光性能,铕、铽、铈等是应用比较广泛和成熟的荧光材料,根据不同的的稀土离子进行分类,它们的性质不同主要是由于合成方法和掺杂的无机材料不同。稀土荧光材料目前已经应用在彩电显象管、节能灯、农用转光膜、军用显示器等,具有很好的经济、社会价值。1稀土荧光材料的合成方法常见稀土荧光材料的合成方法有高温固相法、燃烧法、水热合成法、溶胶-凝胶法等传统方法,还有与传统方法相对应的现代合成方法,如高温熔制法、反向水乳法、室温固相合成法以及与传统方法相结合的机械力固相合成法[2]。2稀土荧光材料的光谱性质稀土元素具有内层4f电子能级相近的电子构型,以及未充满的4f、5d电子组态,可有f-f跃迁和d-f跃迁二种类型,因此稀土离子可作为跃迁十分丰富的发...&
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0引言荧光材料是现代照明和显示中广泛使用的重要材料之一,这些材料大多是性能优良的单色荧光材料,为了得到白色荧光,通常采用“三基色”荧光材料调配白色荧光材料。就照明而言,为了得到高效的性能稳定的白色荧光材料,除了要求三基色材料都具有较高的量子转换效率之外,还要求三基色材料的激发波长接近,这增加了选择三基色材料的难度,甚至提高了三基色材料的制造成本。在同一种基质材料中可以有多种发光中心,如在Sr4Al14O25:Eu2+,Dy3+中,Eu2+占有两种晶格位置,形成两种发光中心,可以产生410 nm和490 nm两种不同波长的荧光发射[1]。单色荧光材料常常仅利用了基质材料中的某一种发光中心,因而只能得到单一的发光颜色;如果能充分利用基质材料中的多种发光中心,并能调整各种发光中心的发光强度,就可能得到发光颜色可调的荧光材料。基于这种设想,本文选择Sr3Al2O6:Eu2+进行了实验研究。Sr3Al2O6具有复式ABO3结构[2],其结...&
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传真：010-应用模糊策略的荧光光纤测温系统研究--《福州大学学报(自然科学版)》2016年01期
应用模糊策略的荧光光纤测温系统研究
【摘要】：分析荧光光纤温度检测系统中导致荧光寿命存在非线性误差的原因.为更好地实现误差补偿功能提高检测精度,采用模糊策略对荧光寿命进行非线性误差补偿,以消除误差产生的影响.利用Matlab软件建立仿真模型,与实际系统的检测数据进行实验验证.结果表明,所研究的测温系统能有效地提高荧光寿命值检测的稳定性和准确性,这对于提高荧光光纤测温系统的精度及鲁棒性具有重要意义.
【作者单位】：
【基金】：
【分类号】：TP274
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cbulogin.et2Server is OK基于LabVIEW的荧光光纤测温系统的研究
本论文根据荧光的测温机理,理论分析荧光材料的温度特性,研究了一种通过检测荧光寿命实现温度测量的系统,该系统能够深入被测对象内部进行温度测量。由于荧光光纤温度传感器具有测温准确、分辨率高、抗电磁干扰等特点,该系统能够可靠地应用于具有强电磁干扰的环境,尤其能够深入人体内部对体内温度进行测量。并且结合虚拟仪器技术,上位计算机与数据采集系统单片机通讯控制,界面美观、操作简单,可以在线实时测温监测、保存数据等,提高了系统的自动化与智能化。主要的研究工作如下:首先,根据国内外荧光光纤温度传感器的研究状况,从荧光产生的机理出发,以荧光测温工作机理为基础,利用荧光寿命与温度的关系,确定通过荧光寿命进行温度测量的方向;通过几种荧光材料的比较,选择温度范围在20℃~70℃的荧光材料作为被激发荧光的对象,并选择了合适的测量方法。其次,根据荧光材料的荧光特性,设计荧光光纤温度测量系统的总体结构,选择合适的能够高效收集荧光信号的荧光探头,并对组成系统的各&
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0引言在荧光光纤温度检测系统中,硬件电路采样荧光余辉衰减曲线,利用荧光寿命检测算法对余辉曲线进行数据处理,求得荧光寿命,荧光寿命又与温度存在单值函数关系,所以通过计算荧光寿命即可得到相应的检测温度.理想情况下,荧光余辉以单指数规律衰减,余辉曲线的各段区间反映出的荧光寿命为常数值.但在实际荧光光纤温度检测系统所采样的数据中,由于系统受到测量环境以及硬件电路等实际因素的影响,荧光余辉曲线并不符合单指数衰减规律,导致曲线各段反映的荧光寿命呈非线性变化,这种变化对温度测量的稳定性有很大影响[1].因此,要提高检测精度并实现稳定测温,就要采用误差补偿方法补偿荧光寿命的非线性误差干扰.文献[2]中提到利用最小二乘法多项式曲线拟合原理补偿磁敏传感器的非线性温度误差.文献[3]利用分段线性补偿方法补偿功率测量中的误差.考虑到荧光光纤温度检测系统中采样的是反映荧光余辉的光信号,因此,计算得到的荧光寿命具有时变性和非线性,很难找到精确的数学模型[4...&
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在工业生产和科学实验过程中,温度是需要测量和控制的重要参数之一。随着工业生产自动化程度越來越高,对温度的测量越来越普遍,而且对温度测量的要求也越来越高。由于测温传感器种类众多,在不同的测温范围具有不同的测量精度,这样就需要合理的选择测温仪器。大多数的测温元件都存在一定的非线性,必须进行在线补偿。另外除了显示实时温度外,一般还要能够方便的实现报警、显示温度变化趋势、对所测温度进行一定的统计分析等管理功能。同时在一些大型的生产现场或者环境条件特别恶劣的场合,往往还需要实现远程自动测试。因此传统的以硬件为主的测温系统在很多场合已不能适应现代测温的要求。本课题根据项目给定的测温要求,充分利用虚拟仪器发展的最新成果,在图形化编程语言LabVIEW平台上,设计开发了远程虚拟多路测温系统。具体研究工作如下:1.针对不同的测温范围,选用合适的温度传感器实现温度信号的获取;依据测温精度设计相应的外围电路,进行信号的转换和采集;运用不确定度理论,对...&
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1引言在材料加工中,经常需要对温度进行宽范围,高精度的测量。用铂电阻Ptl00作为温度传感器是工业测温中常用的一种检测方法。铂电阻具有测温范围大、稳定性好、易标定、示值复现性高和耐氧化等特点。然而,由于铂电阻的阻值与温度之间存在着非线性特性(在高温端尤其严重),传统的智能温度检测电路难以完全消除温度漂移与零点漂移,会给最后的温度测量带来一定的误差。随着计算机技术的发展,虚拟仪器技术正成为测量与控制领域的重要应用工具。利用虚拟仪器在数据采集、分析、存储方面的优点,在其平台下构建铂电阻测温系统,并对铂电阻进行自动校准,测试精度高,具有很大的应用价值。本文针对开发相变测试仪中高精度(±0.5℃)宽范围(-150～750℃)温度测量的需要,采用LabVIEW来实现温度测量系统的开发。2温度自动测试系统的组成整个温度自动测试系统的原理框图如图1所示,系统由硬件和软件两部分组成。硬件部分包括Ptl00铂电阻温度传感器,相应的温度信号调理电路...&
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0引言温度是电力系统中一个重要的参数,因高压线路长期经受用电负荷、日晒雨淋、冷热变化等外部因素作用,会导致高压线路温度发生异常变化,温度的异常升高不仅会使系统的性能下降而且可能导致电力系统设备的损坏,从而影响电力系统的正常工作。高压线路的温度有线监测方式由于受电磁干扰、信号衰减、布线不便等多种因素限制,并且随着无线传感器网络技术的快速发展,其取代有线监测方式的趋势毋庸置疑[1]。因此,为实时监测被测区域高压线路的温度信息,及时消除安全隐患,同时减少传统的人工巡检方式带来的繁重的劳动量,本文设计了一套可实现高压线路温度测量的无线传感器网络(WSN)系统。该系统采用基于图形化编程软件LabVIEW开发的监控软件,实现对高压线路温度数据的测量、无线传输、处理和运行状态分析等功能。1高压线路温度测量系统系统主要由温度测量传感器节点、GPRS无线收发模块、Sink节点和计算机(LabVIEW)等组成,传感器节点安装在被测区域的高压线路上。...&
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荧光光纤温度传感器是现代光纤传感技术领域研究的热点之一。许多测温场合条件特殊,对温度的测量可能造成一些实际的困难,在寻求温度传感器的其它替代手段的所有研究活动中,荧光光纤温度传感器以其抗电磁干扰、体积小、传输损耗低、耐腐蚀等优点正日益受到重视。为了提高测温系统的精度和稳定性,本文从传感环节、数据处理算法及检测电路设计三个方面,对基于荧光寿命的光纤测温系统进行了优化设计。实验研究发现荧光余辉不是指数变化,荧光寿命与荧光强度有关,表现为激励光源强度、光传输效率、通道放大倍数等影响测量结果。深入分析荧光发光机理,找出非指数化的根本原因,指出了实际荧光余辉偏离指数的程度与光谱形状有关。提出了一种以图解为基础的截断归一化法,比较不同余辉截断归一化曲线族的疏密程度,可直观判定非指数程度的大小。仿真分析了4种常用的应用于单指数模型的荧光余辉曲线的数据处理方法:最小二乘法、积分面积比值法、1-m法和FFT。为了与所建立的数学模型相匹配,引入了较...&
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