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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LED75

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