CN111521296A - 适用于磷光寿命衰减法的寿命-温度标定装置及标定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种适用于磷光寿命衰减法的寿命‑温度标定装置及标定方法。该寿命‑温度标定装置包括：激光光源、激光传输系统、双色系统、加热系统、辐射光传输系统、信号采集系统和数据处理系统；所述加热系统包括加热炉、待测样品和热电偶；所述待测样品放置在加热炉内的夹具上；待测样品表面涂覆有磷光涂层；所述热电偶焊接在待测样品背面；所述加热炉安装有一个光学窗口。本发明利用加热炉及其配套光学通道为待测样品提供可控高温环境及光路传输通道，有效模拟航空发动机高温环境，能够测得待测样品所辐射的特定波长的磷光的衰变时间常数随温度的变化规律，为寿命衰减法测温提供基础数据支持；并且通过双色系统的巧妙设置，大大简化了实验装置。

Description

适用于磷光寿命衰减法的寿命-温度标定装置及标定方法

技术领域

本发明涉及非接触固体表面温度测量技术领域，特别是涉及一种适用于磷光寿命衰减法的寿命-温度标定装置及标定方法。

背景技术

航空发动机涡轮前温度直接决定着航空发动机整机的效率和输出功，因此实际航空发动机要提高推力和热效率就必须提高涡轮前温度。然而涡轮前温度提高的同时，也对涡轮盘、涡轮叶片等热端部件的设计提出了极高要求。在设计阶段，航空发动机热端部件的温度水平和温度梯度直接决定了热端部件的安全性和使用寿命，而温度水平和温度梯度则取决于高温部件的冷却设计和发动机热分析系统的精度，这就离不开热端部件表面温度的准确获取。在使用以及维护方面，实时温度测量可以用来监测热防护系统、关键部件的实时性能，及时排故，提升航空发动机的可靠性及安全性，并能够预测关键组件的剩余寿命。

然而受复杂燃气环境、高温、高转速等苛刻条件影响，航空发动机涡轮叶片、涡轮盘等高温固体表面温度的准确获取，是当今航空测量技术中的一大难题。传统的测温技术均存在一定的缺陷。红外测温法由于受到发光火焰、反射辐射、表面发射率变化以及光学系统清洁度降低等因素限制，其应用十分困难；热电偶受到造价、对待测部件干扰、不利于更换拆卸以及引线等因素的影响，且只能实现单一点测温。

磷光测温法可以有效克服上述问题，并且不受航空发动机复杂燃气成分的影响。该技术是利用掺杂了镧系元素的陶瓷具有随温度变化的发光特性进行测温。为了测量表面温度，将一层此类涂料涂在材料表面上，用紫外光等激发光源照射，通过对受激光情况的测量即可获取表面温度。

寿命衰减法是磷光测温法的一种，磷光涂层受到激发时，会辐射出磷光，在停止激发后，余晖衰减速率随温度变化而改变，因此实际应用时，需要对磷光的衰减速率和温度的对应关系曲线进行标定，衰减速率用衰变时间常数表征，衰变时间常数则是指光强从最大值衰减到最大值的1/e所需要的时间。

当前测量荧光寿命光谱主要采用荧光分光光度计测量，但其设备结构复杂，且无法为样品提供可控高温环境，不能获得样品磷光衰减特性随温度的变化规律，不适用于寿命衰减法测温。因此开发设计一种能够实现样品温度可控且温度上限较高，能够适用于寿命衰减法的标定装置是十分必要的。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于磷光寿命衰减法的寿命-温度标定装置及标定方法，以解决当前测量荧光/磷光寿命光谱的设备结构复杂，且无法为样品提供可控高温环境，不能获得样品磷光衰减特性随温度的变化规律，不适用于寿命衰减法测温的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种适用于磷光寿命衰减法的寿命-温度标定装置，所述寿命-温度标定装置包括：激光光源、激光传输系统、双色系统、加热系统、辐射光传输系统、信号采集系统和数据处理系统；

所述激光光源用于产生激发待测样品磷光的激光；所述激光传输系统位于所述激光光源的出射光路上；所述双色系统分别位于所述激光传输系统的反射光路和所述加热系统的出射光路上；所述加热系统位于所述双色系统的反射光路上；所述辐射光传输系统位于所述双色系统的透射光路上；所述信号采集系统位于所述辐射光传输系统的出射光路上；所述信号采集系统分别与所述激光光源和所述数据处理系统连接；

所述加热系统包括加热炉、待测样品和热电偶；所述待测样品放置在所述加热炉内的夹具上；所述待测样品表面涂覆有磷光涂层；所述热电偶焊接在所述待测样品背面；所述加热炉面向所述双色系统的一侧设置有光学窗口。

可选的，所述激光传输系统包括功率计、分束器和反射镜；所述分束器设置在所述激光光源的出射光路上；所述功率计设置在所述分束器的反射光路上；所述反射镜设置在所述分束器的透射光路上。

可选的，所述双色系统包括二向色镜；所述二向色镜设置在所述反射镜的反射光路上；所述加热炉设置在所述二向色镜的反射光路上；经所述二向色镜反射的激光透过所述光学窗口照射到所述待测样品上。

可选的，所述辐射光传输系统包括长通滤波器和凸透镜；所述信号采集系统包括依次连接的单色仪、光电倍增管和示波器；

所述二向色镜还设置在所述加热炉的出射光路上；所述长通滤波器和所述凸透镜依次设置在所述二向色镜的透射光路上；所述待测样品在激光诱导下辐射出的磷光从所述光学窗口出射后，经过所述二向色镜透射至所述长通滤波器，再经所述长通滤波器透射至所述凸透镜，由所述凸透镜将所述磷光聚焦于所述单色仪的入口狭缝处。

可选的，所述数据处理系统包括计算机；所述示波器还分别与所述激光光源和所述计算机连接；

所述单色仪用于从磷光信号中分离出单一波长的单色光信号输入至所述光电倍增管；所述光电倍增管将所述单色光信号转换成模拟电信号并输入至所述示波器；所述模拟电信号中包含所述单色光信号的光强信息；所述示波器将从所述光电倍增管输入的所述模拟电信号转换为数字光强信号并发送至所述计算机。

可选的，所述计算机用于根据所述数字光强信号随时间的变化计算出每个激光脉冲下的衰变时间常数；所述计算机还与所述热电偶连接，用于获取所述待测样品表面的温度；所述计算机还用于根据所述温度和对应的衰变时间常数生成衰变时间常数随温度的变化曲线作为标定曲线。

一种适用于磷光寿命衰减法的寿命-温度标定方法，所述寿命-温度标定方法基于所述的寿命-温度标定装置；所述寿命-温度标定方法包括：

将待测样品安装固定到加热炉内的夹具上；

设定所述加热炉的加热温度，启动所述加热炉对所述待测样品进行加热；

待所述加热炉内的温度稳定后，启动激光光源、激光传输系统、双色系统、辐射光传输系统、信号采集系统和数据处理系统；

所述信号采集系统在受到所述激光光源触发后，采集所述待测样品辐射出的磷光信号并将其转化成数字光强信号传入所述数据处理系统；

所述数据处理系统根据所述信号采集系统在多个激光脉冲内的数字光强信号随时间的变化计算出标准衰变时间常数；

所述待测样品背面安装的热电偶采集所述待测样品表面的温度并发送至所述数据处理系统；

所述数据处理系统根据所述温度和对应的所述标准衰变时间常数生成衰变时间常数随温度的变化曲线作为标定曲线。

可选的，所述信号采集系统采集所述待测样品辐射出的磷光信号并将其转化成数字光强信号传入所述数据处理系统，具体包括：

所述信号采集系统包括依次连接的单色仪、光电倍增管和示波器；

所述单色仪从所述磷光信号中分离出单一波长的单色光信号输入至所述光电倍增管；

所述光电倍增管将所述单色光信号转换成模拟电信号并输入至所述示波器；所述模拟电信号中包含所述单色光信号的光强信息；

所述示波器将从所述光电倍增管输入的所述模拟电信号转换为数字光强信号并发送至所述数据处理系统。

可选的，所述数据处理系统根据所述信号采集系统在多个激光脉冲内的数字光强信号随时间的变化计算出标准衰变时间常数，具体包括：

所述数据处理系统根据所述信号采集系统在每个激光脉冲内的数字光强信号随时间的变化计算出每个脉冲下的衰变时间常数；

所述数据处理系统将同一温度下的多个激光脉冲对应的多个衰变时间常数进行平均，得到所述温度下的标准衰变时间常数。

可选的，所述数据处理系统根据所述温度和对应的所述标准衰变时间常数生成衰变时间常数随温度的变化曲线作为标定曲线，具体包括：

所述数据处理系统将所述温度作为横坐标，与所述温度对应的所述标准衰变时间常数作为纵坐标，生成衰变时间常数随温度的变化曲线作为所述标定曲线。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明提供一种适用于磷光寿命衰减法的寿命-温度标定装置及标定方法，所述寿命-温度标定装置包括：激光光源、激光传输系统、双色系统、加热系统、辐射光传输系统、信号采集系统和数据处理系统；所述激光光源用于产生激发待测样品磷光的激光；所述激光传输系统位于所述激光光源的出射光路上；所述双色系统分别位于所述激光传输系统的反射光路和所述加热系统的出射光路上；所述加热系统位于所述双色系统的反射光路上；所述辐射光传输系统位于所述双色系统的透射光路上；所述信号采集系统位于所述辐射光传输系统的出射光路上；所述信号采集系统分别与所述激光光源和所述数据处理系统连接；所述加热系统包括加热炉、待测样品和热电偶；所述待测样品放置在所述加热炉内的夹具上；所述待测样品表面涂覆有磷光涂层；所述热电偶焊接在所述待测样品背面；所述加热炉面向所述二向色镜的一侧设置有光学窗口。本发明利用加热炉及其配套光学通道为待测样品提供可控高温环境及光路传输通道，有效模拟航空发动机高温环境，能够测得待测样品所辐射的特定波长的磷光的衰变时间常数随温度的变化规律，为寿命衰减法测温提供基础数据支持；并且通过双色系统的巧妙设置，大大简化了实验装置。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的适用于磷光寿命衰减法的寿命-温度标定装置的整体结构示意图；

图2为本发明提供的适用于磷光寿命衰减法的寿命-温度标定装置的具体结构示意图；

图中标号分别为：激光光源1、功率计2、分束器3、反射镜4、待测样品5、加热炉6、加热炉上的光学窗口7、二向色镜8、长通滤波器9、凸透镜10、单色仪11、光电倍增管12、示波器13、计算机14、热电偶15。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的之一是提供一种适用于磷光寿命衰减法的寿命-温度标定装置，它能够改变待测样品所处的环境温度，有效模拟发动机在不同工况下的工作温度，测得待测样品所辐射的特定波长的磷光的衰变时间常数，从而获取待测样品磷光寿命衰减特性的标定曲线；本发明的目的之二是提供一种适用于磷光寿命衰减法的寿命-温度标定方法，它能够测得待测样品辐射的特定波长的磷光的衰变时间常数，并且能够模拟航空发动机不同工况下的温度，获得待测样品的寿命衰减特性随温度的变化曲线；以解决当前测量荧光/磷光寿命光谱的设备结构复杂，且无法为样品提供可控高温环境，不能获得样品磷光衰减特性随温度的变化规律，不适用于寿命衰减法测温的问题。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明提供的适用于磷光寿命衰减法的寿命-温度标定装置的整体结构示意图。参见图1，本发明提供的一种适用于磷光寿命衰减法的寿命-温度标定装置，包括：激光光源1、激光传输系统、双色系统、加热系统、辐射光传输系统、信号采集系统和数据处理系统。

其中，所述激光光源1用于产生激发待测样品磷光的激光，其波长不超过532nm。

所述激光传输系统位于所述激光光源的出射光路上。所述激光传输系统能够将激光高效传输到所述双色系统。可选的，所述激光传输系统能够实时监测激光的功率波动。

所述双色系统分别位于所述激光传输系统的反射光路和所述加热系统的出射光路上。所述双色系统既能够反射激光，形成激光照射到待测样品的光学通道；又能够使辐射光有效透射，保障辐射光进入辐射光传输系统。

所述加热系统位于所述双色系统的反射光路上。所述加热系统包括加热炉、待测样品(简称样品)和热电偶。所述待测样品放置在所述加热炉内的夹具上；所述待测样品表面涂覆有磷光涂层；所述热电偶焊接在所述待测样品背面；所述加热炉面向所述双色系统的一侧设置有光学窗口。所述加热炉能够控制样品所处环境的温度，其炉壁上安装有光学通道，腔内安装有放置样品的夹具。可选的，所述加热炉的可控温度范围应从室温到1400K，以便更好地模拟航空发动机涡轮的工作环境。

所述辐射光传输系统位于所述双色系统的透射光路上。所述信号采集系统位于所述辐射光传输系统的出射光路上。所述信号采集系统分别与所述激光光源和所述数据处理系统连接。

所述辐射光传输系统能够接收经过双色系统的辐射光并将其传输到信号采集系统。

所述信号采集系统能够接收激光光源1的触发信号，将辐射光信号转变为电信号，并获取辐射光特定波长处的光强值，将光强值以数字信号形式实时传入数据处理系统。

所述数据处理系统能够根据光强随时间的变化，计算出每个脉冲下的衰变时间常数，并可求得同一温度下衰变时间常数的平均值作为标准衰变时间常数，在改变温度重复实验后绘制出标准衰变时间常数随温度的变化曲线。

图2为本发明提供的适用于磷光寿命衰减法的寿命-温度标定装置的具体结构示意图。参见图2，本发明采用功率计2、分束器3、反射镜4构成所述激光传输系统。二向色镜8为本实施例选用的双色系统。长通滤波器9和凸透镜10构成所述辐射光传输系统。依次连接的单色仪11、光电倍增管12、示波器13构成所述信号采集系统。计算机14为本实施例选用的数据处理系统。所述示波器13分别与所述激光光源1和所述计算机14连接。

其中，所述分束器3设置在所述激光光源1的出射光路上；所述功率计2设置在所述分束器3的反射光路上；所述反射镜4设置在所述分束器3的透射光路上。所述二向色镜8设置在所述反射镜4的反射光路上；所述加热炉6设置在所述二向色镜8的反射光路上；经所述二向色镜8反射的激光透过所述光学窗口7照射到所述待测样品5上。

所述二向色镜8还设置在所述加热炉6的出射光路上；所述长通滤波器9和所述凸透镜10依次设置在所述二向色镜8的透射光路上；所述待测样品5在激光诱导下辐射出的磷光从所述光学窗口7出射后，经过所述二向色镜8透射至所述长通滤波器9，再经所述长通滤波器9透射至所述凸透镜10，由所述凸透镜10将所述磷光聚焦于所述单色仪11的入口狭缝处。

所述单色仪11用于从磷光信号中分离出单一波长的单色光信号输入至所述光电倍增管12；所述光电倍增管12将所述单色光信号转换成模拟电信号并输入至所述示波器13；所述模拟电信号中包含所述单色光信号的光强信息；所述示波器13将从所述光电倍增管12输入的所述模拟电信号转换为数字光强信号并发送至所述计算机14。

所述计算机14用于根据所述数字光强信号随时间的变化计算出每个激光脉冲下的衰变时间常数；所述计算机14还与所述热电偶15连接，用于获取所述待测样品表面的温度；所述计算机14还用于根据所述温度和对应的衰变时间常数生成衰变时间常数随温度的变化曲线作为标定曲线。

具体的，所述激光光源1能够提供激发待测样品磷光的脉冲激光，其波长优选为266nm，频率20Hz。

所述功率计2能够实时测量激光的光功率，以此监测激光的功率波动。

所述分束器3能够使特定比例的激光透射的同时其余激光反射，反射的激光进入功率计2，透射的激光进入反射镜4。

所述二向色镜8能够使激光反射，创造激光进入加热炉6的光学通道，同时也不影响波长较长的辐射光的透射。在本发明所述的寿命-温度标定装置中，样品辐射光即为磷光。所述辐射光(即所述磷光)的中心波长为442nm，透过范围350-700nm。

所述加热炉6能够为样品5提供从室温到1400K的温度，其安装有直径50mm的圆形光学窗口7以便激光的射入和辐射光的射出。所述加热炉6内还安装有放置待测样品5的夹具，待测样品5为直径30mm的圆盘，其背面焊有测量样品温度的热电偶15，优选为K型热电偶。所述热电偶15与计算机14相连，将测量的温度值实时传输给计算机14。

所述长通滤波器9的标准波长为270nm，能使辐射光透射而使激光反射，以进一步消除激光对实验结果的干扰。

所述凸透镜10的焦距恰好能将待测样品5发出的辐射光聚焦于单色仪11的入口狭缝上。

所述单色仪11用于从具有复杂光谱组成的辐射光中分离出“单色光”的仪器，所谓“单色光”是指相对于辐射光的光谱组成而言，其波长范围极狭窄，以致可以认为只是单一波长的光。所述单色仪11具有调节机构，能够输出300-700nm的辐射单色光。

所述光电倍增管12，能够将微弱磷光信号转换成电信号，以此获取磷光的光强，并将测得电信号实时传输给示波器13。所述光电倍增管12与线阵CCD相机的区别在于，本发明采用的光电倍增管12是点测量，只能读取单一波长的光强，而线阵CCD是扫描测量，可以读出一段光谱区域内的连续光谱。

所述示波器13，同时连接着光电倍增管12、激光光源1和计算机14，能够接收来自激光光源1的触发信号对光电倍增管12进行触发，接收光电倍增管12传来的模拟电信号，将其转换为数字光强信号实时显示，并传输给计算机14进行后续处理。

基于所述的寿命-温度标定装置，本发明还提供一种适用于磷光寿命衰减法的寿命-温度标定方法，所述寿命-温度标定方法包括：

步骤1：将待测样品安装固定到加热炉内的夹具上。

将待测样品5背面焊接热电偶15，并安装固定在加热炉6内的夹具上。

将激光光源、激光传输系统、加热系统、双色系统、辐射光传输系统、信号采集系统和数据处理系统连接组成一个适用于磷光测温的寿命-温度标定装置，利用所述寿命-温度标定装置模拟不同应用场景下的高温环境，获取待测样品5在激光诱导下的衰变时间常数随温度的变化规律，为磷光测温的寿命衰减法提供基础数据。

步骤2：设定所述加热炉的加热温度，启动所述加热炉对所述待测样品进行加热。

启动加热炉6对样品5进行加热，并设定加热炉6温度，为标定实验提供特定的温度条件。

步骤3：待所述加热炉内的温度稳定后，启动激光光源、激光传输系统、双色系统、辐射光传输系统、信号采集系统和数据处理系统。

待加热炉6温度稳定后，启动其余设备，光电倍增管12开始获取辐射光光强信号，并将其转化成数字信号，示波器13根据激光光源1触发的触发信号，采集光电倍增管12的光强信号，并将数字光强信号传输至计算机14。

步骤4：所述信号采集系统在受到所述激光光源触发后，采集所述待测样品辐射出的磷光信号并将其转化成数字光强信号传入所述数据处理系统。

所述单色仪11从所述磷光信号中分离出单一波长的单色光信号输入至所述光电倍增管12；所述光电倍增管12将所述单色光信号转换成模拟电信号并输入至所述示波器13；所述模拟电信号中包含所述单色光信号的光强信息；所述示波器13将从所述光电倍增管12输入的所述模拟电信号转换为数字光强信号并发送至所述数据处理系统14。

步骤5：所述数据处理系统根据所述信号采集系统在多个激光脉冲内的数字光强信号随时间的变化计算出标准衰变时间常数。

计算机14接收到示波器13传来的光强信号，根据光强随时间的变化，计算出每个脉冲对应的衰变时间常数。磷光光强L(t)与时间t满足下列公式：

其中L₀是初始光强，τ(T)为衰变时间常数。通过光强L(t)随时间t的变化关系，即可算得对应的衰变时间常数τ(T)。

将同一温度下的多个衰变时间常数τ(T)进行平均，作为该温度下的标准衰变时间常数。

即，所述步骤5具体包括：

所述数据处理系统根据所述信号采集系统在每个激光脉冲内的数字光强信号随时间的变化计算出每个脉冲下的衰变时间常数；

所述数据处理系统将同一温度下的多个激光脉冲对应的多个衰变时间常数进行平均，得到所述温度下的标准衰变时间常数。

步骤6：所述待测样品背面安装的热电偶采集所述待测样品表面的温度并发送至所述数据处理系统。

每次改变加热炉6的设定温度，待加热炉6温度稳定后，采用所述待测样品5背面安装的热电偶15采集所述待测样品5表面的温度并发送至所述计算机14。

步骤7：所述数据处理系统根据所述温度和对应的所述标准衰变时间常数生成衰变时间常数随温度的变化曲线作为标定曲线。

改变加热炉6设定温度，待加热炉6温度再次稳定后，重复步骤4-6，获取磷光的标准衰变时间常数随温度的变化规律，并将其绘制成曲线图。

即，所述步骤7具体包括：

所述数据处理系统将所述温度作为横坐标，与所述温度对应的所述标准衰变时间常数作为纵坐标，生成衰变时间常数随温度的变化曲线作为所述标定曲线。

在实际应用中，只需将本发明所述寿命-温度标定装置中的加热系统替换为航空发动机高温部件，并且该高温部件上涂覆有磷光特性的涂层，即可获取磷光涂层的寿命衰变时间常数，将该寿命衰变时间常数与采用本发明方法测得的标定曲线进行插值来获得涂层温度，即得到高温部件表面温度。

磷光测温技术能够对旋转组件进行温度测量，对环境的清洁度要求较低，同时发光与黑体辐射和表面发射率无关，较之现有测温技术，更适用于高温环境温度非接触测量。本发明为磷光测温技术的寿命衰减法提供了一种寿命-温度标定装置及寿命-温度标定方法，利用加热炉6为样品5提供特定温度环境，将多个激光脉冲内的衰变时间常数进行平均，有效地获取待测样品磷光寿命随温度的变化曲线，为磷光测温提供标定数据。此外，本发明通过双色系统的应用，使得加热炉6上仅需安装一个光学窗口7即可为样品5提供光路传输通道，在实验上能够简化方案和节约成本，并且排除了入射光和出射光相对样品角度不同而产生的误差，提高了数据标定精度。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种适用于磷光寿命衰减法的寿命-温度标定装置，其特征在于，所述寿命-温度标定装置包括：激光光源、激光传输系统、双色系统、加热系统、辐射光传输系统、信号采集系统和数据处理系统；

所述激光光源用于产生激发待测样品磷光的激光；所述激光传输系统位于所述激光光源的出射光路上；所述双色系统分别位于所述激光传输系统的反射光路和所述加热系统的出射光路上；所述加热系统位于所述双色系统的反射光路上；所述辐射光传输系统位于所述双色系统的透射光路上；所述信号采集系统位于所述辐射光传输系统的出射光路上；所述信号采集系统分别与所述激光光源和所述数据处理系统连接；

所述加热系统包括加热炉、待测样品和热电偶；所述待测样品放置在所述加热炉内的夹具上；所述待测样品表面涂覆有磷光涂层；所述热电偶焊接在所述待测样品背面；所述加热炉面向所述双色系统的一侧设置有光学窗口。

2.根据权利要求1所述的寿命-温度标定装置，其特征在于，所述激光传输系统包括功率计、分束器和反射镜；所述分束器设置在所述激光光源的出射光路上；所述功率计设置在所述分束器的反射光路上；所述反射镜设置在所述分束器的透射光路上。

3.根据权利要求2所述的寿命-温度标定装置，其特征在于，所述双色系统包括二向色镜；所述二向色镜设置在所述反射镜的反射光路上；所述加热炉设置在所述二向色镜的反射光路上；经所述二向色镜反射的激光透过所述光学窗口照射到所述待测样品上。

4.根据权利要求3所述的寿命-温度标定装置，其特征在于，所述辐射光传输系统包括长通滤波器和凸透镜；所述信号采集系统包括依次连接的单色仪、光电倍增管和示波器；

所述二向色镜还设置在所述加热炉的出射光路上；所述长通滤波器和所述凸透镜依次设置在所述二向色镜的透射光路上；所述待测样品在激光诱导下辐射出的磷光从所述光学窗口出射后，经过所述二向色镜透射至所述长通滤波器，再经所述长通滤波器透射至所述凸透镜，由所述凸透镜将所述磷光聚焦于所述单色仪的入口狭缝处。

5.根据权利要求4所述的寿命-温度标定装置，其特征在于，所述数据处理系统包括计算机；所述示波器还分别与所述激光光源和所述计算机连接；

所述单色仪用于从磷光信号中分离出单一波长的单色光信号输入至所述光电倍增管；所述光电倍增管将所述单色光信号转换成模拟电信号并输入至所述示波器；所述模拟电信号中包含所述单色光信号的光强信息；所述示波器将从所述光电倍增管输入的所述模拟电信号转换为数字光强信号并发送至所述计算机。

6.根据权利要求5所述的寿命-温度标定装置，其特征在于，所述计算机用于根据所述数字光强信号随时间的变化计算出每个激光脉冲下的衰变时间常数；所述计算机还与所述热电偶连接，用于获取所述待测样品表面的温度；所述计算机还用于根据所述温度和对应的衰变时间常数生成衰变时间常数随温度的变化曲线作为标定曲线。

7.一种适用于磷光寿命衰减法的寿命-温度标定方法，其特征在于，所述寿命-温度标定方法基于权利要求1所述的寿命-温度标定装置；所述寿命-温度标定方法包括：

将待测样品安装固定到加热炉内的夹具上；

设定所述加热炉的加热温度，启动所述加热炉对所述待测样品进行加热；

待所述加热炉内的温度稳定后，启动激光光源、激光传输系统、双色系统、辐射光传输系统、信号采集系统和数据处理系统；

所述信号采集系统在受到所述激光光源触发后，采集所述待测样品辐射出的磷光信号并将其转化成数字光强信号传入所述数据处理系统；

所述数据处理系统根据所述信号采集系统在多个激光脉冲内的数字光强信号随时间的变化计算出标准衰变时间常数；

所述待测样品背面安装的热电偶采集所述待测样品表面的温度并发送至所述数据处理系统；

所述数据处理系统根据所述温度和对应的所述标准衰变时间常数生成衰变时间常数随温度的变化曲线作为标定曲线。

8.根据权利要求7所述的寿命-温度标定方法，其特征在于，所述信号采集系统采集所述待测样品辐射出的磷光信号并将其转化成数字光强信号传入所述数据处理系统，具体包括：

所述信号采集系统包括依次连接的单色仪、光电倍增管和示波器；

所述单色仪从所述磷光信号中分离出单一波长的单色光信号输入至所述光电倍增管；

所述光电倍增管将所述单色光信号转换成模拟电信号并输入至所述示波器；所述模拟电信号中包含所述单色光信号的光强信息；

所述示波器将从所述光电倍增管输入的所述模拟电信号转换为数字光强信号并发送至所述数据处理系统。

9.根据权利要求8所述的寿命-温度标定方法，其特征在于，所述数据处理系统根据所述信号采集系统在多个激光脉冲内的数字光强信号随时间的变化计算出标准衰变时间常数，具体包括：

所述数据处理系统根据所述信号采集系统在每个激光脉冲内的数字光强信号随时间的变化计算出每个脉冲下的衰变时间常数；

所述数据处理系统将同一温度下的多个激光脉冲对应的多个衰变时间常数进行平均，得到所述温度下的标准衰变时间常数。

10.根据权利要求9所述的寿命-温度标定方法，其特征在于，所述数据处理系统根据所述温度和对应的所述标准衰变时间常数生成衰变时间常数随温度的变化曲线作为标定曲线，具体包括：

所述数据处理系统将所述温度作为横坐标，与所述温度对应的所述标准衰变时间常数作为纵坐标，生成衰变时间常数随温度的变化曲线作为所述标定曲线。

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