蛍光光ファイバーを使った温度測定の原理

蛍光寿命温度測定の原理

光を照射した後, 感応物質内の電子は光子を吸収し、低エネルギーレベルから励起状態の高エネルギーレベルに遷移します。, その後、放射線遷移によって低エネルギーレベルに戻ります, 蛍光を発する. 励起光が消失した後の持続的な蛍光発光は励起状態の寿命に依存します. この放出は通常、指数関数的に減衰します, 指数関数的減衰の時定数は、励起状態の寿命を測定するために使用できます。, これは蛍光寿命または蛍光減衰時間と呼ばれます.

蛍光寿命温度センサー

蛍光寿命の長さは温度に依存します. 蛍光寿命温度センサーは、特定の希土類蛍光物質が紫外線で照射され励起された後、可視スペクトルで線形スペクトルを放射します。, それです, 蛍光とその残光は励起が止まった後の発光です。. 蛍光のパラメータが温度によって変調され、その関係が単調である場合, この関係は温度測定に使用できます. 線形スペクトルの強度は、励起光源の強度と蛍光物質の温度に関係します。. 光源が一定の場合, 蛍光線形スペクトルの強度は温度の単一値関数であり、時間の経過とともに減衰します。. 一般的に, 外気温が低いほど, 蛍光が強くなり、残光の減衰が遅くなります。. フィルターを通して励起スペクトルを除去し、蛍光残光発光スペクトル線の強度を測定することによって, 温度を決定できる. ただし、この測定方法には安定した励起光強度と信号チャネルが必要です。, 達成するのは難しい, なのでほとんど使用されません. さらに, 蛍光残光の減衰時定数も温度の単一値関数です.

半導体理論の観点から, 残光の減衰と消失は光の消光過程です. 温度が高いほど, 格子振動が強いほど, より多くのフォノンが吸収に参加する, そして光の消光が早くなる. そこで, 蛍光物質の温度が光の消光速度を決定します, それです, 減衰時定数の大きさ.

温度測定に蛍光寿命を使用する最大の利点は、温度変換関係が蛍光寿命によって決定されることです。, 励起光源強度の変化などの他の外部要因の影響を受けません。, ファイバー伝送効率, または結合度. そこで, 温度感知信号として蛍光ピーク強度または強度比を使用する温度測定方法に比べて、大きな利点があります。, 光ファイバー温度測定の原理に基づいています。.

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