《電子技術(shù)應(yīng)用》
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光學(xué)溫度傳感的類型

2021-11-23
來源:光電資訊
關(guān)鍵詞: 光學(xué)溫度傳感

  發(fā)光的定義是指物質(zhì)吸收外界能量,處于激發(fā)狀態(tài)而不發(fā)生化學(xué)變化,將吸收的能量以可見光或近可見光的電磁波形式發(fā)射出來的現(xiàn)象。發(fā)射光子的性質(zhì)取決于光子發(fā)射所涉及的電子態(tài)的性質(zhì)。

  這又取決于局部溫度,因此發(fā)光測溫是利用溫度和發(fā)光特性之間的關(guān)系來實現(xiàn)從被熱成像的物體所產(chǎn)生的光的空間和光譜分析的熱傳感。

  根據(jù)特定的發(fā)光參數(shù),將發(fā)光測溫儀分為不同的類別,并對其進(jìn)行分析,并提取出讀數(shù)??梢远x以下發(fā)光測溫類型:

  熒光強(qiáng)度測溫法:在這種情況下,溫度傳感是通過分析發(fā)光強(qiáng)度實現(xiàn)的。當(dāng)溫度變化時,每秒發(fā)射的光子總數(shù)的變化使得發(fā)射光譜強(qiáng)度發(fā)生改變。溫度引起的發(fā)光強(qiáng)度的改變通常是由發(fā)光猝滅機(jī)制的熱激活和/或無輻射衰減幾率的增加引起的。

  熒光帶狀測溫法:“帶狀”是指組成發(fā)射光譜不同譜線之間的相對強(qiáng)度。帶狀的熱誘導(dǎo)變化通常發(fā)生在產(chǎn)生發(fā)射的電子在能量非常接近的情況下。它也可以存在于混合體系中,即包含多個發(fā)射中心的體系。

  熒光光譜測溫法:它是在對由發(fā)射所涉及的兩個電子能級之間的能量明確確定的發(fā)射線的光譜位置進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。這取決于發(fā)光材料的包括折射率和原子間距離(密度)在內(nèi)大量依賴于溫度的參數(shù)。因此,在任何發(fā)光材料中,發(fā)光譜線的光譜位置都是溫度依賴性的,這是利用熒光光譜測溫技術(shù)將光譜位移轉(zhuǎn)化為溫度。

  偏振發(fā)光測溫法:在各向異性介質(zhì)中,發(fā)射的輻射通常是各向異性的,因此發(fā)射輻射的形狀和強(qiáng)度強(qiáng)烈地依賴于偏振。這就給出了“偏振各向異性”參數(shù)的定義,即兩個正交偏振態(tài)發(fā)射的熒光強(qiáng)度之比。因此,偏振發(fā)光測溫法基于溫度對偏振各向異性的影響。

  熒光帶寬測溫法:構(gòu)成任何發(fā)光光譜的各種發(fā)射線的寬度取決于材料的性質(zhì)(如無序程度)和溫度。眾所周知,隨著發(fā)光材料溫度的升高,由于均勻譜線加寬的光譜貢獻(xiàn),聲子密度也相應(yīng)增加。一般來說,在室溫附近,均勻線展寬導(dǎo)致帶寬與溫度成線性關(guān)系。在帶寬發(fā)光測溫中利用發(fā)射光譜帶寬的變化來實現(xiàn)溫度讀數(shù)。

  熒光壽命測溫法:電子能級的衰變概率取決于多種因素,其中許多因素與溫度有關(guān)(如聲子輔助能量傳遞過程和多聲子衰變)。這種溫度依賴性使得從確定熒光壽命中讀取溫度變化成為可能。




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