TWI384209B - Temperature sensor, and temperature measurement method - Google Patents

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TWI384209B
TWI384209B TW097141271A TW97141271A TWI384209B TW I384209 B TWI384209 B TW I384209B TW 097141271 A TW097141271 A TW 097141271A TW 97141271 A TW97141271 A TW 97141271A TW I384209 B TWI384209 B TW I384209B
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Seiichiro Kinugasa
Atsushi Kato
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Description

溫度感測器、及溫度測定方法
本發明關於溫度感測器及溫度測定方法,詳細地說,是關於根據螢光壽命測定溫度的溫度感測器及溫度測定方法。
作為溫度感測器,係廣泛應用使用螢光體的螢光式溫度感測器。螢光式溫度感測器,係使用螢光特性隨溫度變化的螢光體測定溫度。具體地說,將來自光源之激發光照射於螢光體,檢測螢光體產生的螢光。接著,根據螢光壽命等螢光特性的變化,測定溫度。
含有螢光體的螢光材料設置在光纖的前端。並且,從光源射出的激發光透過光纖射入螢光體。又,螢光體產生的螢光透過光纖被光感測器檢測出來。螢光強度例如依照I0 e-at 衰減。t表示時間,e表示自然對數的底(2.718…)。此外,I0 以及a是任意正數。
此種螢光式溫度感測器,已揭示有藉由求出螢光緩和時間來測定溫度者(專利文獻1)。該溫度感測器,係將LED熄燈後到成為基準光量S1、S2的1/e倍為止的時間作為螢光緩和時間。根據預先測量出的螢光緩和時間與溫度T的關係,算出溫度。
此外,亦揭示了一種對螢光強度進行積分來測定溫度的方法(專利文獻2)。在該方法中,係在3個期間(T1~T2、T2~T3、T3~T4)對螢光強度進行積分(參照圖8)。設中央的積分期間(T2~T3)的積分時間為n2 △t、兩側的積分期間的積分時間(T1~T2、T3~T4)為n1 △t與n3 △t,則n2 △t=n1 △t+n3 △t。並且將2個期間(T1~T2、T3~T4)的積分值的和減去中間的期間(T2~T3)的積分值而得到的值設為θ。藉由該θ測定溫度。
【專利文獻1】日本特開2002-71473號公報
【專利文獻2】美國專利第4816687號說明書
在由光感測器檢測出的螢光強度的訊號中,與螢光體產生的螢光成分相比,增加了雜訊或偏移值(零電平)。亦即,在由光感測器實際檢測出之螢光強度的訊號中,不可避免地需加上隨時間變動的雜訊及由測定用電路等決定的偏移值(零電平)。又,剛熄滅了光源後之初始螢光強度有時亦會發生變動。專利文獻1的溫度感測器是在加入了雜訊或偏移值的狀態下算出溫度。因此,不能進行準確的測量。
又,在專利文獻2中,使用了鎖相偵測,原理上難以實現高速回應。即,專利文獻2的方法,不能自由地進行積分期間的設定,導致檢測時間變長。因此,一旦將光源點亮並熄滅,則到下一次測定會花費時間。如此,專利文獻2的方法存在難以提高回應速度的問題。
本發明為解決上述問題點,其目的是提供一種能夠以高回應速度進行準確的測定的溫度感測器及溫度測定方法。
本發明的第1態樣的溫度感測器,其根據由螢光體産生的螢光的壽命來測定溫度,其特徵在於,具有:射出激發光的光源;藉由該激發光產生螢光的螢光體;檢測該螢光並輸出與該螢光強度對應的螢光訊號的光檢測器;以及根據來自該光檢測器的螢光訊號算出溫度的處理部;該處理部,分別算出在該螢光訊號衰減中之預先設定的3個以上期間中該螢光訊號的積分值,根據該3個以上期間中具有相同時間幅度的2個期間中的該積分值算出差分值,由2個該差分值之比來算出隨測定溫度變化的變數,並參照預先儲存的溫度與該差分值之比的關係將所算出的該變數換算成溫度。
本發明的第2態樣的溫度感測器是上述溫度感測器,其中,3個該期間具有相同的時間幅度;根據該3個期間中的第1及第2期間中的該積分值,算出第1差分值;根據該3個期間中的第1及第3期間中的該積分值,算出第2差分值;由該第1及第2差分值之比來算出該變數。
本發明的第3態樣的溫度感測器是上述溫度感測器,其中,從具有第1時間幅度之第1及第2期間中的該積分值算出第1差分值;從具有第2時間幅度之第3及第4期間中的該積分值算出第2差分值;從該第1及第2個差分值之比來算出該變數。
本發明的第4態樣的溫度感測器是上述溫度感測器,其中,該3個以上期間中的至少一個期間的設定為可變。
本發明的第5態樣的溫度感測器是上述溫度感測器,其中,根據所測定之溫度範圍改變該期間的設定。本發明的第6態樣的溫度測定方法是一種溫度測定方法,根據藉由激發光產生的螢光的螢光壽命來測定溫度,具有:對螢光體照射激發光的步驟;檢測藉由該激發光使上述螢光體產生之螢光的步驟;分別算出在該螢光訊號衰減中之預先設定的3個以上的期間中該螢光訊號之積分值的步驟;根據該3個以上期間中具有相同時間幅度的2個期間中的該積分值算出差分值的步驟;從2個該差分值之比算出隨測定溫度變化之變數的步驟;以及參照預先儲存之溫度與該差分值之比的關係,將所算出的該變數換算成溫度的步驟。
本發明的第7態樣的溫度測定方法是上述溫度測定方法,其中,3個該期間具有相同的時間幅度;根據該3個期間中第1及第2期間中的該積分值算出該第1差分值;根據該3個期間中第1及第3期間中的該積分值算出該第2差分值;從該第1及第2差分值之比算出該變數。
本發明的第8態樣的溫度測定方法是上述溫度測定方法,其中,從具有第1時間幅度之第1及第2期間中的該積分值算出第1差分值;從具有第2時間幅度之第3及第4期間中的該積分值算出第2差分值,從該第1及第2差分值之比算出該變數。
本發明的第9態樣的溫度測定方法是上述溫度測定方法,其中,該3個以上期間中之至少一個期間的設定為可變。
本發明的第10態樣的溫度測定方法是上述溫度測定方法,其中,根據所測定之溫度範圍改變該期間的設定。
本發明能夠提供一種能以高回應速度進行準確的測定的溫度感測器及溫度測定方法。
以下,參照附圖詳細地說明適用本發明的具體實施方式。圖1是示意性地表示溫度感測器的構成的圖。
溫度感測器具有驅動電路11、光源12、受光元件13、訊號處理電路14、螢光材料21與波導棒23。本實施方式的溫度感測器是使用螢光特性隨溫度變化的螢光材料21來測定溫度的螢光式溫度感測器。因此,設有螢光材料21的部分為感熱部。使感熱部接觸測定試料時,螢光材料21的溫度將發生變化。即,藉由從測定試料向螢光材料21的熱傳導或相反方向的熱傳導,螢光材料21的溫度變得與測定試料相等。螢光材料21的螢光壽命隨其溫度而變化。因此,能根據螢光壽命測定溫度。即,能根據螢光的衰減曲線來測定溫度。
螢光材料21及波導棒23構成溫度感測器探針。驅動電路11、光源12、受光元件13與訊號處理電路14構成本體部。在將溫度感測器探針安裝於本體部的狀態下進行測定。
光源12照射用於激發螢光材料21的激發光。該激發光通過波導棒23射入螢光材料21。螢光材料21被激發光激發而產生螢光。該螢光通過波導棒23,被受光元件13檢測出來。驅動電路11輸出用於驅動光源12的驅動訊號。光源12是例如LED等,射出既定的脈衝寬度及脈衝波形的光。即,光源12射出對應於來自驅動電路11的驅動訊號的脈衝光。此處,被受光元件13檢測出的訊號呈按Ae-at 衰減的脈衝波形。t表示時間,e表示自然對數的底(2.718‧‧‧‧)。又,A及a是任意之正數。從光源12射出的脈衝光的波形沒有特殊限定。
波導棒23具有細長的棒形。波導棒23例如是傳播光的石英棒、光纖等波導構件。進而,亦可使用集束了多個光纖的光纖束。因此,波導棒23由石英或玻璃等折射率高的透明材質構成。從光源12發出的激發光及由螢光材料21產生的螢光在波導棒23內反覆進行全反射並傳播。即,波導棒23成為用於將激發光照射到螢光材料的投光路。圖1中雖圖示波導棒23為分歧,但亦可是1根棒或光纖。藉由在本體部中設置的半透光反射鏡等,將激發光與螢光分離。
在溫度感測器探針上亦可設置保護波導棒23及螢光材料21的保護管。作為螢光材料21例如可使用紅寶石或金綠寶石等。此處係使用紅寶石作為螢光體。此外,可使用接著劑等將含有螢光體的螢光材料21固定安裝於波導棒23的前端。
受光元件13例如是二極體等之光檢測器。因此,受光元件13將與受光量對應之強度的訊號輸出到訊號處理電路14。此處,將由受光元件13輸出的訊號作為螢光訊號。螢光訊號係與螢光材料21產生之螢光的強度對應的值。此外,在螢光訊號中不只螢光材料21產生的螢光成分,亦有雜訊或零電平(偏移電平:offset level)。
訊號處理電路14具有螢光訊號測定模組31與資料儲存裝置32。訊號處理電路14進行用以從螢光訊號來測定溫度的運算處理。訊號處理電路14具有CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)及通訊用介面等,進行用於測定的各種訊號處理。例如可使用微電腦等作為訊號處理電路14。訊號處理電路14依據保存於例如ROM的運算處理程式進行各種運算。當然,亦可是數位電路,亦可是類比電路。再者,亦可以將此等組合。訊號處理電路14不限於物理上的單一裝置。
例如,螢光訊號測定模組31進行用以從螢光訊號算出溫度的運算處理。螢光訊號測定模組31的運算結果被適當地儲存到資料儲存裝置32中。資料儲存裝置32例如是記憶體等記憶體元件。即,螢光訊號測定模組31讀出儲存於資料儲存裝置32的資料,並進行規定的運算處理。然後將運算處理結果儲存到資料儲存裝置32中。
資料儲存裝置32具有螢光強度儲存模組33、積分光量儲存模組34、差分量儲存模組35、比率儲存模組36、關係儲存模組37與溫度儲存模組38。這些模組在物理上可以是相同的記憶體。
螢光強度儲存模組33根據螢光訊號儲存螢光強度。即,螢光強度儲存模組33依序儲存螢光訊號的強度。螢光強度儲存模組33將螢光訊號的資料依據時間序列進行儲存。因此,在螢光強度儲存模組33中,儲存有與檢測出螢光的時間對應的數量之螢光訊號的資料。該螢光強度如圖2所示。圖2是表示由受光元件13檢測出的螢光訊號的時間變化的圖。圖2的橫軸表示時間,縱軸表示螢光訊號的強度。
如圖2所示,螢光強度從光源12的熄滅時刻開始,隨著時間的經過而衰減。即,隨著時間的經過,螢光強度變弱。螢光強度衰減的速度依存於螢光材料21的溫度。於螢光訊號重疊有作為偏移電壓的基準電壓(以下稱為零電平C)。即,即使螢光完全衰減後,螢光強度亦不會變成0,而成為一個定值,即零電平C。再者,在螢光訊號中存在如白雜訊的干擾雜訊。設該雜訊為n(t)。由於該雜訊會隨時間變動,因此成為時間t的函數。雜訊n(t)隨機產生。如上述,螢光訊號實際上為在由螢光材料21產生的螢光成分上重疊了雜訊n(t)與零電平C的強度。熄滅光源12後,螢光訊號呈指數函數衰減。因此,熄滅光源12後,經過充分的時間後,除去了雜訊n(t)的螢光強度大致成為一個定值,即零電平C。
接著,螢光訊號測定模組31根據儲存於螢光強度儲存模組33之螢光強度的資料,對螢光強度進行積分。此處,針對預先設定的3個期間A、B、C分別算出積分光量(積分值)。例如,期間A的積分光量為時間tA ~tA +△t的螢光強度的總和。再者,期間A~期間C被設定成相同時間幅度△t。因此,期間B的積分光量為時間tB ~tB +△t的螢光強度的總和。如此,藉由對期間A~C之螢光強度進行積分,求出各期間的積分值。
設期間A~C的積分光量為IA ~IC 時,積分光量IA ~IC 用下面的公式(1)表示。
此外,F(t)是表示螢光強度曲線的函數,I0 是初始螢光強度。初始螢光強度I0 為t=0,即、光源熄滅時刻的螢光強度。此外,由於螢光的衰減曲線可以以指數函數來近似,因此螢光強度I(t)成為下面的公式(2)。
I(t)=I0 exp(-t/τ)+n(t)+C………公式(2)τ是螢光壽命,為環境溫度T的函數,所以τ=τ(T)。
接下來,螢光訊號測定模組31求出積分光量的差,並將該差分值儲存到差分量儲存至模組35中。此處,算出IA -IB 與IB -IC 這兩個差分值作為差分量。這兩個差分量被儲存於差分量儲存模組35。此處,積分光量IA ~IC 中,如公式(1)所示,存在零電平C與雜訊n(t)項。因此,藉由求出兩個積分值的差,能修正零電平C及雜訊n(t)。即,由於各期間的時間幅度△t相同,因此零電平C×△t被抵消。此外,如果將時間幅度△t增加一定程度,則期間A~C中,雜訊n(t)收斂於0。再者,由於時間幅度△t相等,因此期間A~C中,雜訊n(t)變成大致相同的值。因此,雜訊n(t)的差收斂於0,雜訊成分被抵消。藉此,能排除由雜訊造成的影響,進行更高精度的測定。
接下來,求2個差分量(差分值)的比率g。比率g可藉由下面的公式(3)求出。
g(τ)=(IA -IB )/(IB -IC )…公式(3)
如上述,能根據(IA -IB )與(IB -IC )之比算出比率g。亦可以顛倒分子與分母,而成為比率g=(IB -IC )/(IA -IB )。即,比率g只要是對應於兩個差分量之比的值即可。藉由取差分量之比,由初始螢光強度的變動造成的影響被降低。
螢光訊號測定模組31根據上述的比率g測定溫度。即,比率g成為隨測定溫度變化的變數。作為變數的比率g被換算成溫度。衰減曲線隨周圍溫度T而變化。
如此,如公式(2)所示,衰減曲線函數隨溫度而變化。因此差分量(IB -IC )及(IA -IB )的值亦隨溫度變化。能夠將比率g的值變換成溫度T。即,如果比率g確定,則溫度確定。這樣,由於比率g與測定溫度是1對1的關係,因此能將比率g換算成溫度T。螢光訊號測定模組31參照預先設定的比率g與溫度T的關係,將比率g變換成溫度T。這樣,螢光訊號測定模組31根據比率g算出溫度T。比率g與溫度T的關係被儲存於關係儲存模組37中。
例如,比率g與溫度T的關係如圖3所示。圖3是表示比率g與溫度T之關係的曲線,橫軸表示比率g,縱軸表示周圍溫度T。圖3是表示將積分時間設定為1msec時之結果的曲線。即,將熄燈時間設為0時,則IA 為0~1msec的積分值,IB 為1~2msec的積分值,IC 為2~3msec的積分值。例如,測量幾個校正用的基準溫度,算出關係式。即,對溫度已知的測定試料進行測定,求出比率g。接著在不同溫度下進行多次測定,導出關係式(校正函數)。此處,藉由將比率g與溫度的函數以多項式加以近似,來求出比率g與溫度T的關係式。近似式可以使用任意次數的多項式。當然,亦可以以多項式以外的公式來近似。藉由將比率g代入上述近似式中,以算出溫度T。當然,亦可不用近似式,而參照表示比率g與溫度T的關係的換算表來將比率g換算成溫度T。螢光訊號測定模組31將所測定的溫度儲存到溫度儲存模組38中。溫度儲存模組38按順序儲存所測定的溫度。
藉由以上述處理求出溫度,能夠更準確地進行測定。即,藉由求出差分量能排除零電平C的影響。又,能排除雜訊成分的影響。再者,藉由求出差分量之比,能排出初始螢光強度I0 之變動的影響。因此,能進行準確的溫度測定。這樣,藉由取時間積分的差分值之比,能夠抑制瞬間變動的影響,而能實現高精度化。
此外,在上述測定中,可以自由設定期間A~C。由此,可將期間A~C設定於螢光強度衰減完之前的時間帶。此外,可在不使用最小平方法及反饋控制來測定,能夠在短時間內進行運算處理。因此,能提高回應速度。即,由於可以不需等待到螢光強度衰減完,所以能夠縮短測定時間。因此,能夠提高溫度感測器的回應性。再者,期間A~C的一部分可以重疊,亦可以分離。
此外,藉由根據溫度的範圍來變更所使用的期間,能夠進行更高精度的測量。例如,在圖3所示的曲線中,在低溫範圍內,溫度雖然發生變化,但是比率g基本不變。在低溫範圍內,具有與螢光的衰減曲線相關的螢光壽命τ比較長的特性,即具有平緩的衰減曲線。由此,在低溫範圍內,亦可變更期間的設定。即,變更期間A~C的開始時間及時間幅度。當然,只要變更開始時間或時間幅度即可。這樣,能對較大測定範圍進行準確的測定。即能擴大可高精度地進行測定的測定範圍。此外,高溫時,藉由在熄滅光源12後的較早的時間帶來設定期間,能進一步提高回應性。
關於測定範圍的判別,例如可使用作為最早期間的期間A的積分光量。即,根據積分光量IA 判別是高溫範圍還是低溫範圍。並且區分使用實際使用的期間。積分光量IA 如果在既定的範圍中,則維持時間幅度不變。積分光量IA 在既定的範圍以下的情況下,係縮短積分時間作為高溫範圍。又,積分光量IA 較既定的範圍大的情況下,增大時間幅度。這樣,無論低溫時還是高溫時都能夠進行精度高的測定。
這樣,能根據測定範圍來變更期間的設定。藉此,能進行精度高的測定。在變更期間的設定的情況下,亦可預先設定與期間A~C不同的期間D、E、F等。亦可以預先設定4個以上的期間,根據測定範圍區分使用期間。當然,測定範圍的判定沒有特殊限制。如此,藉由使各期間的開始時間及時間寬度的設定為可變,即能進行精度更高的溫度測定。又,區分使用期間的情況下,預先儲存對應於各比率g的關係式或換算表。
再者,比率g不限於公式(3)。即,只要是根據具有相同時間幅度的兩個期間的差分量的公式即可。例如,可以由公式(4)求出比率g。
g(τ)=[(IA -IB )-(IB -IC )]/[(1A -IB )+(IB -IC )]…公式(4)
如上述,只要是能夠降低雜訊n(t)及零電平C之影響的比率g即可。因此,根據具有相同時間幅度的2個期間的積分值算出差分值。只要根據2個差分值之比算出隨測定溫度變化的變數即可。即,只要根據2個差分值算出變數即可。這樣,能夠降低初始螢光強度10 的變動、雜訊n(t)及零電平C的影響。
上述說明中,係使用3個期間A~C來算出比率g,但亦可使用4個期間來算出比率g。例如,如圖4所示,設定期間A~期間D。此處,期間A、B的時間幅度△t1 相等。又,期間C、D的時間幅度△t2 相等。即,設定2組時間幅度相等的2個期間。此處,期間C、D與期間A、B一部分重複。
然後,同樣地算出期間A~D的積分光量。即,在各期間A~D對螢光強度進行積分。根據各積分光量IA ~ID ,算出兩個差分量。此處,對於具有相同時間幅度的2個期間,算出差分量。由此,能夠求出差分量(IA -IB )及差分量(IC -ID )。
接著,根據差分量(IA -IB )及差分量(IC -ID )算出比率g。此處,比率g可藉由以下的公式(5)來求出。
g(τ)=(IA -IB )/(IC -ID )…公式(5)
這樣,根據具有相同時間幅度的2個期間的差分量算出比率g。該比率g如上所述,為對應於溫度T的變數。因此,藉由參照比率g與溫度T的關係,能將比率g變換成溫度T。這種情況下,預先設定比率g=(IA -IB )/(IC -ID )與溫度的關係。例如,使用了4個期間A~D時的比率g與溫度T的關係如圖5所示。圖5是表示比率g與溫度T的關係的曲線,橫軸表示比率g,縱軸表示周圍溫度T。此處,將熄燈時間設為0時,則IA 為0~2msec的積分值,IB 為2~4msec的積分值,IC 為0~3msec的積分值,ID 為3~6msec的積分值。
藉由這樣設定4個期間,能夠高精度地進行測定。即,在大幅度的測定範圍內,與周圍溫度T的變化對應的比率g的變化量變大。由此,能低溫到高溫的大幅度測定範圍內進行高精度的測量。又,由於期間A、B與期間C、D的一部分重疊,因此能用與設定了3個期間的情況相同的時間來測定。
其次,使用圖6,對使用了本實施方式的溫度感測器的溫度測定方法進行說明。首先,在使溫度感測器探針的感熱部接觸測定試料的狀態下,點亮光源12(步驟S101)。然後,在經過一定時間後熄滅光源12(步驟S102)。即,以既定的脈衝寬度使光源12點亮。之後,由受光元件13檢測因激發光而產生的螢光,將螢光強度的資料寫入記憶體(步驟S103)。藉此,在螢光強度儲存模組33中儲存螢光強度的資料。
然後,算出期間A的積分光量IA (步驟S104),寫入記憶體(步驟S105)。又,算出期間B的積分光量IB (步驟S106),寫入記憶體(步驟S107)。算出期間C的積分光量IC (步驟S108),寫入記憶體(步驟S109)。此外,當設定有4個以上的期間的情況下,則算出期間D、E、F的積分光量ID 、IE 、IF (步驟S110),寫入記憶體(步驟S111)。期間的開始時間及時間幅度是預先設定的。這些處理可以並行進行。
接著,進行用於求出差分量及比率g的計算(步驟S112)。此處,求出相同積分時間的2個積分值的差分量。進而根據2個差分量之比來算出比率g。將差分量及比率g的計算結果寫入記憶體(步驟S113)。藉此,在差分量儲存模組35中儲存差分量。在比率儲存模組36中儲存比率g。又,讀出預先儲存的換算表(步驟S114),對照溫度(步驟S115)。藉此,比率g被轉換成溫度T。當然,亦可不用換算表,而使用校正用的關係式(近似式)。
將對照出的溫度寫入記憶體(步驟S116),且使其顯示於顯示畫面上(步驟S117)。藉此,溫度測定結束。藉由這樣測定溫度能提高測定精度。又,由於能以短時間進行測定,因此能提高回應性。根據本實施方式的溫度感測器,能夠以高回應速度進行準確的溫度測量。
其次,使用圖7,對溫度的校正方法進行說明。校正例如是在溫度感測器的訊號處理電路14連接到外部處理裝置的狀態下進行的。作為外部處理裝置,例如可使用保存了用於求關係式的程式的電腦。首先,準備用於測定基準溫度的試料,使溫度感測器探針的感熱部接觸試料。然後點亮光源(步驟S201),經過既定的時間後,熄滅光源(步驟S202)。將熄滅螢光後的螢光資料寫入內部記憶體(步驟S203)。即,使螢光強度儲存模組33儲存螢光強度的資料。然後將螢光資料傳送到外部記憶體(步驟S204)。即,將訊號處理電路14連接到作為外部處理裝置的電腦,將螢光資料傳送到外部處理裝置的外部記憶體。該電腦中保存有用於求關係式的程式。
再者,與步驟S202~S204並行測定周圍溫度(步驟S205)。這裏的溫度測定利用其他的溫度感測器進行。例如,使用已校正過的螢光式溫度感測器來測定溫度。當然,亦可使用螢光式溫度感測器以外的溫度感測器來測定。該周圍溫度成為用於進行校正的基準溫度。將周圍溫度寫入其他溫度感測器的內部記憶體(步驟S206)。然後將該周圍溫度傳送到外部記憶體(步驟S207)。該外部記憶體是設置於對其傳送了上述螢光資料的外部處理裝置的記憶體。
然後,針對螢光資料的衰減曲線設定期間(步驟S208)。此處,對3個以上的期間設定開始時間、時間幅度及結束時間等。期間的設定,可以由操作者進行,亦可以預先設定。這些期間在至螢光強度衰減完為止的時間帶中設定。之後算出比率(步驟S209)。然後在不同溫度下進行多次測定,導出與基準溫度的關係式(步驟S210)。此處,使用最小平方法等,以多項式近似比率g與溫度的關係式。因此,多項式的各項的係數被算出。藉此,能夠得到如圖3、圖5那樣的曲線。
之後將關係式保存於測定器記憶體(步驟S211)。藉此,在關係儲存模組37中儲存關係式。當然,亦儲存求關係式時的期間的設定。這樣,溫度感測器的校正結束。此外,亦可以設定4個以上的期間。這種情況下,根據區分使用的期間,分別算出比率與溫度的關係式。即,按每個區分使用的期間預先求出關係式,進行校正。當然,不限於關係式,亦可以將換算表儲存到關係儲存模組37中。
上述的說明中,係假定螢光強度呈指數函數衰減來進行了說明,但是本發明不限於此,其可以適用於各種各樣的螢光衰減曲線。
11...驅動電路
12...光源
13...受光元件
14...訊號處理電路
21...螢光材料
23...波導棒
31...螢光訊號測定模組
32...資料儲存裝置
33...螢光強度儲存模組
34...積分光量儲存模組
35...差分量儲存模組
36...比率儲存模組
37...關係儲存模組
38...溫度儲存模組
圖1是示意性表示本發明的實施方式1的溫度感測器的構成的圖。
圖2是表示螢光的衰減曲線的圖。
圖3是表示比率與溫度的關係的圖。
圖4是表示設定了四個期間的情況下的螢光的衰減曲線的圖。
圖5是表示設定了四個期間的情況下的比率與溫度的關係的圖。
圖6是表示使用了本實施方式的溫度感測器的溫度測定方法的流程圖。
圖7是表示本實施方式的溫度感測器的校正方法的流程圖。
11...驅動電路
12...光源
13...受光元件
14...訊號處理電路
21...螢光材料
23...波導棒
31...螢光訊號測定模組
32...資料儲存裝置
33...螢光強度儲存模組
34...積分光量儲存模組
35...差分量儲存模組
36...比率儲存模組
37...關係儲存模組
38...溫度儲存模組

Claims (10)

  1. 一種溫度感測器,係根據由螢光體產生的螢光的壽命來測定溫度,其特徵在於,具有:射出激發光的光源;藉由該激發光產生螢光的螢光體;檢測該螢光並輸出與該螢光強度對應的螢光訊號的光檢測器;以及根據來自該光檢測器的螢光訊號算出溫度的處理部;該處理部,分別算出在該螢光訊號衰減中之預先設定的3個以上期間中該螢光訊號的積分值,根據該3個以上期間中具有相同時間幅度的2個期間中的該積分值算出差分值,由2個該差分值之比來算出隨測定溫度變化的變數,並參照預先儲存的溫度與該差分值之比的關係將所算出的該變數換算成溫度。
  2. 如申請專利範圍第1項的溫度感測器,其中,3個該期間具有相同的時間幅度;根據該3個期間中的第1及第2期間中的該積分值,算出第1差分值;根據該3個期間中的第1及第3期間中的該積分值,算出第2差分值;由該第1及第2差分值之比來算出該變數。
  3. 如申請專利範圍第1項的溫度感測器,其中,從具有第1時間幅度之第1及第2期間中的該積分值算出第1差分值;從具有第2時間幅度之第3及第4期間中的該積分值算出第2差分值;從該第1及第2個差分值之比來算出該變數。
  4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項的溫度感測器,其中,該3個以上期間中的至少一個期間的設定為可變。
  5. 如申請專利範圍第1至3項中任一項的溫度感測器,其中,根據所測定之溫度範圍改變該期間的設定。
  6. 一種溫度測定方法,係根據藉由激發光產生的螢光的螢光壽命來測定溫度,具有:對螢光體照射激發光的步驟;檢測藉由該激發光使上述螢光體產生之螢光的步驟;分別算出在該螢光訊號衰減中之預先設定的3個以上的期間中該螢光訊號之積分值的步驟;根據該3個以上期間中具有相同時間幅度的2個期間中的該積分值算出差分值的步驟;從2個該差分值之比算出隨測定溫度變化之變數的步驟;以及參照預先儲存之溫度與該差分值之比的關係,將所算出的該變數換算成溫度的步驟。
  7. 如申請專利範圍第6項的溫度測定方法,其中,3個該期間具有相同的時間幅度;根據該3個期間中第1及第2期間中的該積分值算出該第1差分值;根據該3個期間中第1及第3期間中的該積分值算出 該第2差分值;從該第1及第2差分值之比算出該變數。
  8. 如申請專利範圍第6項的溫度測定方法,其中,從具有第1時間幅度之第1及第2期間中的該積分值算出第1差分值;從具有第2時間幅度之第3及第4期間中的該積分值算出第2差分值,從該第1及第2差分值之比算出該變數。
  9. 如申請專利範圍第6~8中任一項的溫度測定方法,其中,該3個以上期間中之至少一個期間的設定為可變。
  10. 如申請專利範圍第6~8中任一項的溫度測定方法,其中,根據所測定之溫度範圍改變該期間的設定。
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