CN101551281A - 荧光温度传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供通过简单的调整就可以可靠地传递光的荧光温度传感器。荧光温度传感器根据受到光激励的荧光材料的荧光生成温度信号，其包括：对荧光材料(1)投射光的投光单元(2)；对荧光材料(1)发射的荧光受光的受光单元(4)；内置有投光单元(2)和受光单元(4)的框体(8)；在框体(8)和荧光材料(1)之间传递投光单元(2)和荧光材料(1)的光的光纤(7)。框体(8)和光纤(7)被连接于投光单元(2)的光被采光到该光传递介质中同时荧光材料(1)发出的荧光从该光纤(7)照射到受光单元(4)的位置。

Description

荧光温度传感器
技术领域
本发明涉及一种基于受到光激励的荧光材料的荧光生成温度信号的荧光温度传感器。
背景技术
例如，已知有这种荧光温度传感器，如专利文献1所示，作为光投射单元的光源和受光单元之间在空间上分离。这样的荧光温度传感器，通过半透半反镜或分色镜(dichroicmirror)等对一端与荧光材料相对的光纤照射来自光源的光，同时通过半透半反镜或分色镜等将荧光材料发出的荧光照射至受光单元。
专利文献1美国专利第5470155号公报
然而，在现有的荧光温度传感器中，需要进行两次调整：使光源的光照射至光纤的调整(相对于光纤的光源校准)，以及将光从荧光材料照射至受光单元的调整(相对于光纤的受光单元校准)。又，由于使用了半透半反镜或分色镜，因此也需要对这些部件进行角度调整。因此，造成了制造过程变得复杂、生产性低下同时产品的成本增加这样的不良情况。
发明内容
鉴于此，本发明提供一种通过简单调整就能使光可靠传递的荧光温度传感器。
解决技术问题的手段
第1发明的荧光温度传感器，其根据受到光激励的荧光材料的荧光生成温度信号，包括：对所述荧光材料投射光的投光单元；对所述荧光材料发射的荧光受光的受光单元；内置有该受光单元和所述投光单元的框体；在该框体和所述荧光材料之间传递所述投光单元发出的光和所述荧光材料发出的荧光的光传递介质；所述框体和所述光传递介质以这样的位置被连接：所述投光单元发出的光被采光到该光传递介质内，同时所述荧光材料发出的荧光从该光传递介质照射到所述受光单元。
根据第1发明的荧光温度传感器，以所述投光单元发出的光被采光到光传递介质内同时所述荧光材料发出的荧光从光传递介质照射到受光单元的位置，来连接所述框体和所述光传递介质。因此，不需要投光单元和光传递介质的校准和受光单元和光传递介质的校准，能够通过在框体内适当地配置受光单元和投光单元这样简单的调整来可靠地传递光。
第2发明的荧光温度传感器，其特征在于，在第1发明的荧光温度传感器中，所述光传递介质是光纤，使该光纤的芯部位于所述投光单元的指向特性的范围内，同时使所述受光单元位于该光纤的开口角范围内，如此该光纤与所述框体连接为。
根据第2发明的荧光温度传感器，在光传递介质为单一的光纤的情况下，通过使该光纤的芯部位于所述投光单元的指向特性的范围内，可使得投光单元发出的光照射在芯部内。一方面，通过使所述受光单元位于该光纤的开口角范围内，可使得荧光材料发出的荧光照射到受光单元。这样，在适用单一光纤的情况下，通过在框体内适当地配置投光单元和受光单元这样简单的调整，可可靠地传递光。
第3发明的荧光温度传感器，其特征在于，在第1发明的荧光温度传感器中，所述光传递介质为多个光纤线材集束而成的光纤束，使该光纤束的至少一部分光纤线材的芯部位于所述投光单元的指向特性范围内，同时使所述受光单元位于该光纤束的至少一部分光纤线材的开口角范围内，如此所述光纤束与所述框体连接。
根据第3发明的荧光温度传感器，在光传递介质是光纤束的情况下，通过使构成该光纤束的一部分光纤线材的芯部位于所述投光单元的指向特性范围内，可使投光单元发出的照射到该光纤线材的芯部内。一方面，通过使所述受光单元位于构成该光纤束的一部分光纤线材的开口角范围内，可使荧光材料发出的荧光照射到受光单元。这样，在使用光纤束的情况下，能通过在框体内适当地配置投光单元和受光单元这样简单的调整来可靠地传递光。
附图说明
图1是本发明实施例的荧光温度传感器的整体构成图。
图2是显示本发明实施例的荧光温度传感器的具体构成的示意图。
图3是表示图2中的LED以及光电二极管与光纤之间的位置关系的图。
图4是从图3中IV-IV线方向观察的部分截面图。
图5是图4变化例的部分截面图。
符号说明
1-荧光材料；2-光投射单元；3-驱动电路；4-受光单元；5-信号处理电路；7-光纤；7a-芯部；8框体；9-模块部；21-LED；21a-发光部；41光电二极管；41a-受光部；70-光纤线材；70a-芯部；81-连接器承接部(连接单元)；82-内部空间
具体实施方式
下面参照图1～图5对本发明一实施例的荧光温度传感器进行说明。
参照图1对本实施例的荧光温度传感器的整体构成进行说明。荧光温度传感器具有：根据温度呈现不同荧光特性的荧光材料1、对荧光材料1投射光的投光单元2、驱动投光单元2的驱动电路3、对荧光材料1发出的荧光进行受光的受光单元4、和生成并输出与受光单元4的输出信号相对应的温度信号的信号处理电路5。电源6连接信号处理电路5，通过电源6提供荧光温度传感器动作所必需的电力。
又，荧光温度传感器还包括；作为连接荧光材料1、投光单元2以及受光单元4之间的光传递手段的光纤7，和内置有投光单元2和受光单元4的框体8。
投光单元2具有特定波长的LED21(参考图2)。驱动电路3对LED21施加脉冲电流，以使在一次计测中LED21的发光时间为在例如2ms～500ms之间的任一时间。
受光单元4具有测定被照射的光的光量(亮度)的光电二极管(参考图2)。信号处理电路5计量由光电二极管41所测定的荧光材料1的荧光的衰减特性，特别是荧光衰减时间。然后，信号处理电路5通过预先具备的荧光缓和时间与荧光材料1的关系式(包括数据表和图等)，计算出荧光材料1所在的温度测定环境的温度并输出。
接着，参考图2对荧光温度传感器的具体构成进行说明。
荧光材料1设置在包覆光纤7的一端部的保护管11中，与光纤7的芯部7a(参考图3)相对。
框体8其一端侧具有连接光纤7的作为连接单元的连接器承接部81，其另一端侧则具有嵌着有圆筒状模块部9的中空的内部空间82，该模块部9中内置有LED21和光二极管41。
连接器承接部81是与安装在光纤7另一端侧的连接器71相对应的承接部，连接器承接部81和连接器71都是根据JIS规格等规定的现有规格，在此省略其详细说明。
连接器承接部81具有：突出在框体8外部的连结部84，形成在连结部84内周的阴螺纹槽85，与内部空间82连通并被连接器71的顶端插通的插通部86。一方面，连接器71具有：嵌入有光纤7与其一体形成的金属箍72，外插到金属箍72上并在轴方向滑动自如地保持的引导部件73，对金属箍72向其顶端部施力的螺旋弹簧74，和形成在引导部件73外周的阳螺纹槽75。
模块部9中，LED21和光电二极管41相隔规定的间隙地设置在基板91上，使得它们与光纤7的芯部7a(参考图3和图4)具有后述的关系。基板91的外侧邻接有底部92，多个端子电极93以贯通基板91和底部92的形态设置。而且，各端子电极93与LED21或光电二极管41直接连接，或者通过导线94连接。
又，模块部9设置有壳体95，该壳体95从底部92开始覆盖于含有LED21和光电二极管41的基板91之上，壳体95的顶部形成有嵌入石英玻璃的窗部96。
接着，说明LED21和光电二极管41与光纤7的位置关系。
连接器71的金属箍72被插通进入连接器承接部81的插通部86中时，金属箍72的顶端与嵌着在内部空间82中的模块部9的窗部96接触。接着，通过连结部84将阳螺纹槽75和阴螺纹槽85紧固，从而固定连接器71和连接器承接部81。此时，通过螺旋弹簧74的施力，金属箍72的顶端保持为被按压至模块部9的窗部96的状态。
这样，在框体8与光纤7的连接的状态下，如图3所示，LED21的发光部21a和光电二极管41的受光部41a与光纤7的芯部7a相对设置。具体来说，配置为光纤7的芯部7a位于LED21的指向特性范围21b内，且光电二极管41的受光部41a位于由光纤7的芯部7a规定的开口角θ范围内。
这样，如图4的由图3的IV-IV线方向所观察的部分截面图所示，框体8和光纤7以这样的位置被连接：LED21的发光部21a发出的光被采光到光纤7的芯部7a内，同时荧光材料1发出的光从芯部7a内照射到光电二极管41的受光部41a。
这里，在受光部41a检测来自荧光材料1的光强度时，由于其接受LED21的发光部21a发出的光和来自荧光材料1的光的混合光，因此可能不能正确地检测荧光强度，在实际应用中，最好在熄灭LED21之后，立即检测来自荧光材料的光。
这样，通过本实施例的荧光温度传感器，作为投光单元2的LED21和光传递介质的光纤7的校准，以及作为受光单元4的光电二极管41和光纤7的校准变为不必要，通过在框体8内使LED21和光电二极管41相隔规定的间隔设置，可以通过简单的调整使得投射单元2对荧光材料1的光照射和荧光材料1到受光单元4的受光能可靠地进行。
又，以上说明的实施例中，光传递介质是由单一的光纤7构成的，但是不限于此，如图5所示，也可采用由多束光纤线材70束成的光纤束。此时，通过将光纤束中至少一部分的光纤线材70的芯部70a设置在LED21的指向特性范围内，就可以使得LED21的光可靠地照射在光纤线材70的芯部70a内。又，通过使光电二极管41的受光部41a位于光纤束的至少一部分的光纤线材70的开口角的范围内，就可以使得来自荧光材料1的光可靠地照射在受光部41a。
又，本实施例中，LED21与光电二极管41相隔规定间隔设置的模块部9嵌着在框体8的内部空间82中，但不限于此，LED21和光电二极管41可直接设置在框体8中。

Claims (3)

1.一种荧光温度传感器，其根据受到光激励的荧光材料的荧光生成温度信号，其特征在于，包括：
对所述荧光材料投射光的投光单元；对所述荧光材料发出的荧光受光的受光单元；内置有该受光单元和所述投光单元的框体；在该框体和所述荧光材料之间传递所述投光单元发出的光和所述荧光材料发出的荧光的光传递介质；
所述框体和所述光传递介质以这样的位置被连接：所述投光单元发出的光被采光到该光传递介质内，同时所述荧光材料发出的荧光从该光传递介质照射到所述受光单元。
2.如权利要求1所述的荧光温度传感器，其特征在于，所述光传递介质是光纤，使该光纤的芯部位于所述投光单元的指向特性的范围内，同时使所述受光单元位于该光纤的开口角范围内，如此该光纤与所述框体连接。
3.如权利要求1所述的荧光温度传感器，其特征在于，所述光传递介质为多个光纤线材集束而成的光纤束，使该光纤束的至少一部分光纤线材的芯部位于所述投光单元的指向特性范围内，同时使所述受光单元位于该光纤束的至少一部分光纤线材的开口角范围内，如此所述光纤束与所述框体连接。
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