温度传感器及温度测定方法技术

本发明专利技术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。本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，详细地说，是涉及根据荧光 的寿命测定温度的。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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。本专利技术的第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。本专利技术的第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。本专利技术的第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。本专利技术的第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。本专利技术的第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。本专利技术的第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。本专利技术的第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。本专利技术的第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。本专利技术的第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。本专利技术的第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。本专利技术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。附图说明图1是示意性表示本专利技术的实施方式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，对应用本专利技术的具体实施方式，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和信本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：衣笠静一郎，加藤淳之，
申请(专利权)人：株式会社山武，
类型：发明
国别省市：JP[日本]