荧光光纤温度测量技术及应用PDF电子书下载

1 荧光光纤测温原理 1

1.1 引言 1

1.2 荧光产生机理 2

1.2.1 发光类型 3

1.2.2 光的吸收 3

1.2.3 光的激发 5

1.2.4 激发态分子的去活化 5

1.3 荧光的基本特性 7

1.3.1 荧光的激发光谱与发射光谱 7

1.3.2 荧光寿命和荧光效率 8

1.4 荧光材料及其光谱特性 10

1.4.1 荧光材料的组成与分类 10

1.4.2 荧光材料的光谱特性 11

1.5 荧光的测温原理 16

1.6 荧光光纤温度传感器的分类 17

2 荧光寿命测温中的检测方法 20

2.1 引言 20

2.2 数据直接求解方法 20

2.2.1 直接法 20

2.2.2 两点法 21

2.2.3 瞬态差值比较法 22

2.2.4 积分法 23

2.2.5 平衡积分法 24

2.2.6 积分比值法 25

2.3 以函数为基础的数据处理方法 27

2.3.1 最小二乘拟合法 27

2.3.2 傅里叶变换法 28

2.3.3 Levenberg-Marquardt迭代法 30

2.4 数据处理方法的仿真比较 31

2.4.1 直流分量的影响 31

2.4.2 随机误差的影响 32

2.5 荧光寿命的锁相检测 33

2.5.1 正弦调制的荧光寿命锁相检测 34

2.5.2 方波调制的荧光寿命锁相检测 35

3 荧光寿命测温中Prony法的应用 36

3.1 引言 36

3.2 荧光强度对荧光寿命的影响实验 36

3.3 荧光余辉的指数变化规律测量 38

3.4 荧光余辉的非指数变化机理 40

3.4.1 多谱线发光 40

3.4.2 连续谱线发光 41

3.5 荧光余辉变化与光谱的关系 43

3.6 荧光余辉非指数程度的量化 46

3.6.1 荧光余辉曲线的截断归一化处理 46

3.6.2 荧光余辉曲线的截断归一化分析 47

3.7 Prony法在荧光寿命测温中的应用研究 50

3.7.1 Prony法概述 50

3.7.2 Prony法在荧光寿命测量中的实现 53

3.7.3 双指数荧光余辉中数据处理仿真比较 55

4 荧光光纤温度测量系统 58

4.1 引言 58

4.2 荧光材料 58

4.2.1 荧光材料的选择原则 58

4.2.2 荧光材料的温度特性 59

4.3 光纤传感探头 63

4.3.1 光纤传感探头的分类 64

4.3.2 典型荧光光纤探头 66

4.4 黏合剂 70

4.4.1 光学胶 70

4.4.2 结构黏合剂 73

4.5 荧光激励光源 74

4.5.1 激励光源选择的基本要求 74

4.5.2 半导体LED 75

4.5.3 激光二极管 78

4.5.4 汞灯 79

4.5.5 氙灯 81

4.6 光路耦合 82

4.6.1 激励光源与光纤的耦合 82

4.6.2 光纤与光纤的直接耦合 87

4.6.3 光纤与荧光材料的耦合 88

4.6.4 光纤与光探测器的耦合 88

4.7 光电探测器 88

4.7.1 光电二极管 89

4.7.2 pin光电二极管 91

4.8 接收器 92

4.8.1 光探测器等效电路 92

4.8.2 光电探测器的放大电路 93

4.9 典型荧光测温系统结构 97

5 荧光光纤测温技术在高压大电流测量中的应用 101

5.1 引言 101

5.2 电子式电流互感器的分类 101

5.2.1 电磁式电流互感器的局限性 101

5.2.2 电子式电流互感器的类型 102

5.3 荧光测温式电流互感器方案 106

5.4 荧光测温式电流互感器数学模型及分析 107

5.4.1 电流-温度传感数学模型建立 107

5.4.2 电流-温度传感数学模型仿真 110

5.4.3 电流-温度传感分析 112

5.5 测量系统高压端研究 113

5.5.1 分流器的选择 114

5.5.2 电热转换器研究 115

5.6 测量系统低压端研究 123

5.7 系统实验 123

6 荧光光纤测温技术在微波环境及电力设备中的应用 125

6.1 引言 125

6.2 荧光光纤测温技术在微波热疗中的应用 126

6.2.1 热疗的原理及其对测温的要求 126

6.2.2 热疗技术中的测温方法 126

6.2.3 设计重点及措施 128

6.3 荧光光纤测温技术在高压开关柜中的应用 136

6.3.1 测温系统工作原理 136

6.3.2 测温系统性能参数及特点 137

6.3.3 设计重点及措施 137

6.4 荧光光纤测温技术在其他方面的应用 146

6.4.1 荧光光纤测温技术在油浸变压器绕组上的应用 146

6.4.2 荧光光纤测温技术在微波消解仪中的应用 147

参考文献 149