一种采用LED荧光粉的光纤温度传感器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种采用LED荧光粉的光纤温度传感器，包括光源、光纤、荧光粉、光谱仪，还包括半封闭的透光管；所述的荧光粉为LED荧光粉，掺杂在透光胶中，呈荧光粉末棒的结构，所述的光纤为Y型多模光纤；所述的荧光粉末棒一端与Y型多模光纤的公共端相粘接，固定在半封闭的透光管中，另一端作为温度传感头，设置于透光管的封闭端处；Y型多模光纤的分叉端的一端与光源相连，分叉端的另一端与光谱仪相连。本实用新型专利技术结构所述的光纤传感器，具有体积小、灵敏度高、测温范围宽、成本低、温度稳定性好、制作工艺较简单等优点，在单点式测温领域有较高的实际应用价值。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种光纤温度传感器，更具体地说，涉及一种采用LED荧光粉的光纤温度传感器。
技术介绍
光纤温度传感器以其精度高、传感范围宽、不受电磁干扰等优点，已广泛应用于智能电网、生物医疗、石油化工、工业微波、电源管理和军事国防等领域。特别地，利用纯光学原理进行参数测量的荧光光纤温度传感器具有传统传感技术所无法比拟的优势而受到越来越多研究人员的关注。虽然市场上一些荧光光纤温度传感器已经实现小批量生产，但随着应用领域的不断扩展，性能优越的荧光材料不断涌现，传感器的设计面临着新的机遇与挑战。基于稀土荧光粉的光纤温度传感器仅能使用在温度小于200度左右的温度传感，而且存在工艺复杂、成本高等缺点；例如Kusama等人([I]Kusama, H. , O. J. Sovers, T.Y. oshioka.Line shift method for phosphor temperature measurements. JapaneseJournal of Applied Physics, 1996，15 (12) : 2345)研究了米用 Y202S:Eu3+突光体的两个不同激发态跃迁得到的光强比进行光纤温度传感测量；西北工业大学物理系([2]柏海鹰，王济民.基于新型稀土发光材料的荧光光纤温度传感器系统[J].传感技术学报，2004, (4) :660-662)设计了一套基于稀土突光材料的突光光纤测温系统。系统以稀土材料Y2O2S:Eu+Fe203作为敏感材料，测温范围为25 85°C。这两种测温方案都因材料自身较低的热猝灭温度限制了温度传感器的测温范围，而且光路耦合系统中包括多个耦合透镜，结构显得复杂，工作稳定性有待提高。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种体积小、灵敏度高、测温范围宽、成本低、温度稳定性好、制作工艺较简单的采用LED荧光粉的光纤温度传感器。本技术的技术方案如下一种采用LED荧光粉的光纤温度传感器，包括光源、光纤、荧光粉、光谱仪，还包括半封闭的透光管；所述的突光粉为LED突光粉,掺杂在透光胶中，呈突光粉末棒的结构,所述的光纤为Y型多模光纤；所述的荧光粉末棒一端与Y型多模光纤的公共端相粘接，固定在半封闭的透光管中，另一端作为温度传感头，设置于透光管的封闭端处^型多模光纤的分叉端的一端与光源相连，分叉端的另一端与光谱仪相连。作为优选，所述的LED荧光粉为YAG:Ce黄色荧光粉。作为优选，所述的光源为LED光源或激光器。作为优选，所述的光源为473nm激光器。作为优选，所述的荧光滤光片为可旋转荧光滤波片。作为优选，所述的荧光滤光片旋转角度为45度时，对应的截止波长为481. 49nm。作为优选，所述的透光管为石英管。作为优选，还包括多模光纤准直器、荧光滤光片，荧光滤光片安装在多模光纤准直器上，多模光纤准直器设置在光谱仪之前，光纤经过多模光纤准直器后与光谱仪相连。本技术的有益效果如下本技术所述的技术方案，采用白光LED生产中大量使用的低成本荧光粉作为温度敏感材料，这一类荧光粉因具备具有良好的物理化学稳定性、热稳定性及其较高的发光猝灭温度在照明光源领域深受人们的重视，但却很少作为敏感材料应用于荧光温度传感领域。本技术将YAG:Ce荧光粉与光纤结合制作光纤温度传感器，最高测量温度可达600 0C，大大提高了传统基于稀土掺杂荧光粉传感器的测温范围。本技术结构所述的光纤传感器，具有体积小、灵敏度高、测温范围宽、成本低、温度稳定性好、制作工艺较简单等优点，在单点式测温领域有较高的实际应用价值。附图说明图1是基于本技术的实验测量的连接示意图；图2是利用本技术装置测量所得到的光谱温度特性图(图中曲线由上到下，依次为 23°C、100°C、200 V、300 V、400 V、500 V、600 V 的光谱温度特性曲线)；图3是利用本技术装置测量所得到的温度特性图(左纵坐标中心波长随温度变化的偏移关系；右纵坐标荧光强度比的温度特性)。图中1是光源，2是Y型多模光纤，3是光谱仪，4是透光管，5是准直器，6是荧光滤光片，7是荧光粉末棒，8是计算机，9是温度控制器，10是箱式电炉。具体实施方式以下结合附图及实施例对本技术进行进一步的详细说明。一种采用LED荧光粉的光纤温度传感器，包括光源1、光纤、荧光粉、光谱仪3、半封闭的透光管4、多模光纤准直器5、突光滤光片6。本实施例中，所述的LED荧光粉为YAG: Ce黄色荧光粉；YAG，是钇铝石榴石的简称，化学式为Y3Al5O12，是由Y2O3和Al2O3反应生成的一种复合氧化物，属立方晶系，具有石榴石结构。YAG = Ce荧光粉是目前工业化生产LED的主要荧光粉。所述的光源I可以为LED光源或或激光器。本实施例中，所述的光源I为473nm激光器，为YAG:Ce突光粉的激发光源。所述的突光滤光片6为可旋转突光滤波片，突光滤光片6旋转角度为45度时，对应的截止波长为481. 49nm。所述的透光管4为石英管。所述的LED荧光粉，掺杂在透光胶中，呈荧光粉末棒7的结构，所述的光纤为Y型多模光纤2 ;所述的荧光粉末棒7 —端与Y型多模光纤2的公共端相粘接，固定在半封闭的透光管4中，另一端作为温度传感头，设置于透光管4的封闭端处；Y型多模光纤2的分叉端的一端与光源I相连，分叉端的另一端与光谱仪3相连。473nm激光器经透镜耦合后进入Y型多模光纤2的分叉端的一端去激励YAG: Ce荧光粉末棒7，激发的荧光从Y型多模光纤2的分叉端的另一端导出，由光谱仪3检测并将相应的光谱传输到计算机8上，根据荧光强度比和温度的对应关系进行定标，从而输出实测的温度值。为了达到最优化的效果，多模光纤准直器5设置在光谱仪3之前，光纤经过多模光纤准直器5后与光谱仪3相连。所述的突光滤光片6安装在多模光纤准直器5上。如图1所示的实验实施示意图，采用本技术所述的传感器，还包括温度控制器9、箱式电炉10，测试了 23 600°C温度下YAG = Ce荧光粉在45(T750nm波段的荧光强度。实验结果如图2所示，从图中可以看出，当温度从23°C上升到600°C时，整个波段的荧光强度随着温度的升高而降低，变化较为显著。如图3的左纵坐标所示，在常温时中心波长位于565nm处，随着温度升高峰值略微红移。曲线由图3中，上部分的离散的点表示。对于单峰的荧光谱，我们可以通过选择发射峰左右两侧固定的波长λ” λ2,取出对应的荧光强度求比值。如图2所示，在室温23 °C发射峰位于563. 96nm处，选择λ !=532. 99nm, λ 2=594· 57nm，取出对应的荧光强度求比值，绘成R-T曲线。如图3的右纵坐标所示，可以直观的读出这条曲线的灵敏度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用LED荧光粉的光纤温度传感器，包括光源、光纤、光谱仪，其特征在于，还包括半封闭的透光管、LED荧光粉末棒；所述的光纤为Y型多模光纤；所述的LED荧光粉末棒一端与Y型多模光纤的公共端相粘接，固定在半封闭的透光管中，另一端作为温度传感头，设置于透光管的封闭端处；Y型多模光纤的分叉端的一端与光源相连，分叉端的另一端与光谱仪相连。

【技术特征摘要】
1.一种采用LED荧光粉的光纤温度传感器，包括光源、光纤、光谱仪，其特征在于，还包括半封闭的透光管、LED荧光粉末棒；所述的光纤为Y型多模光纤；所述的LED荧光粉末棒一端与Y型多模光纤的公共端相粘接，固定在半封闭的透光管中，另一端作为温度传感头，设置于透光管的封闭端处；Y型多模光纤的分叉端的一端与光源相连，分叉端的另一端与光谱仪相连。2.根据权利要求1所述的采用LED荧光粉的光纤温度传感器，其特征在于，所述的光源为LED光源或激光器。3.根据权利要求1所述的采用LED荧光粉的光纤温度传感器，其特征在于，所述的光源为473nm激光器。4.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：董小鹏，林静敏，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：实用新型
国别省市：