一种用于荧光光纤温度传感器的自动标定方法与流程

本发明涉及荧光光纤温度传感器领域，尤其涉及一种用于荧光光纤温度传感器的自动标定方法。

背景技术：

1、荧光光纤温度传感器是由多模光纤和在其顶部安装的荧光物体(膜)组成。荧光物质在受到一定波长(受激谱)的光激励后，受激辐射出荧光能量。激励撤消后，荧光余晖的持续性取决于荧光物质特性、环境温度等因素。这种受激发荧光通常是按指数方式衰减的，我们称衰减的时间常数为荧光寿命或荧光余晖时间(ns)。

2、荧光光纤温度传感器采用荧光稀土材料作为感温物质，其测温原理是稀土材料的荧光寿命受温度的影响，寿命值与温度有关，受生产工艺、光电采集电路的影响，生产制作好的每根荧光光纤温度传感器之间都存在差异。并没有固定的寿命值对应多少温度，温度与寿命的曲线也不完全一致。需要通过标定每根荧光光纤温度传感器，确定其温度与荧光寿命的曲线模型，才能使得生产好的荧光光纤温度传感器满足技术要求。

3、现有的标定方法是人为将生产好待标定的荧光光纤温度传感器，一根根的放入油槽，获取每根荧光光纤温度传感器在油槽稳定温度情况下的寿命参数，接着改变油槽温度点，重新获取每根荧光光纤温度传感器在另一个温度点的寿命参数，重复测试6个以上的温度点对应的寿命参数，再拟合成温度寿命曲线，存储到光电转换单元中，使得在正常使用时根据拟合标定的模型函数，能够将检测到的寿命值准确的换算出荧光光纤温度传感器的温度。

4、现有荧光光纤温度传感器的标定和检验都是依靠人工进行操作，这种方法效率低、成本高、且易出错。现有技术中仅采用一个油槽进行检测，升降油槽内的温度是一个缓慢的过程，比较耗时；因此亟需设计一种用于荧光光纤温度传感器的自动标定方法，替代人为操作。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提出一种用于荧光光纤温度传感器的自动标定方法，实现一键启动，自动完成整个标定过程，提示标记不良品，生产合格产品输出报告，实现提高生产效率、提高荧光光纤温度传感器标定的一致性目的。

2、为了实现上述的技术目的，本发明所采用的技术方案为：

3、一种用于荧光光纤温度传感器的自动标定方法，包括如下步骤：

4、步骤1、将荧光光纤温度传感器的感温探头伸入光纤测温浸没盘的导热管中；

5、步骤2、按下计算机的复位键，所述计算机下发控制指令给驱动控制模块控制水平移动模块沿着导轨水平移动到起点；

6、步骤3、按下计算机的启动键，所述计算机下发控制指令给驱动控制模块控制水平移动模块沿着导轨水平移动，当所述水平移动模块的边沿触碰到水平行程开关时，光纤测温浸没盘位于恒温油槽的正上方；所述驱动控制模块收到水平行程开关的反馈信号，控制水平移动模块停止水平移动；

7、步骤4、所述驱动控制模块控制垂直移动模块将光纤测温浸没盘沿着垂直引导支架下降，当光纤测温浸没盘的上边沿触碰到下方的垂直行程开关时，光纤测温浸没盘与恒温油槽的开口完全盖合，驱动控制模块收到下方的垂直行程开关的反馈信号停止下降，荧光光纤温度传感器采集当前恒温油槽对应温度点下的荧光寿命数据并通过光电采集模块传输给计算机进行记录；

8、步骤5、采集完成后，所述计算机下发控制指令给驱动控制模块控制垂直移动模块将光纤测温浸没盘沿着垂直引导支架上升，当光电采集模块的上边沿触碰到上方的垂直行程开关时，导热管的下端完全脱离恒温油槽，驱动控制模块控制垂直移动模块停止上升，再控制水平移动模块沿着导轨水平移动，当所述水平移动模块的边沿触碰到下一个水平行程开关时，光纤测温浸没盘位于下一个恒温油槽的正上方；驱动控制模块收到水平行程开关的反馈信号，控制水平移动模块停止水平移动；驱动控制模块控制垂直移动模块将光纤测温浸没盘沿着垂直引导支架下降，当光纤测温浸没盘的上边沿触碰到下方的垂直行程开关时，光纤测温浸没盘与下一个恒温油槽的开口完全盖合，驱动控制模块收到下方的垂直行程开关的反馈信号停止下降，荧光光纤温度传感器采集当前恒温油槽对应温度点下的荧光寿命数据并通过光电采集模块传输给计算机进行记录；

9、步骤6、重复步骤5，直到采集完成所有标定温度点的荧光寿命数据之后，计算机将记录的所有标定温度点的荧光寿命数据通过算法进行分析和处理，并拟合出温度-荧光寿命曲线模型；

10、步骤7、根据温度-荧光寿命曲线模型和实际温度点所采集到的荧光寿命数据，计算出实际温度值。

11、进一步的，所述步骤3中驱动控制模块控制水平移动模块沿着导轨水平移动，具体为：

12、所述水平移动模块包括固定板、两第一电机、两第一齿轮、两第二齿轮、两连接轴和四滑轮，所述导轨上前后两侧设置有滑槽；所述固定板的内部设有容纳空间，两所述第一电机、两第一齿轮、两第二齿轮和两连接轴均安装于容纳空间内，所述第一电机的转轴与第一齿轮传动连接，所述第一齿轮与第二齿轮啮合，两所述第二齿轮分别位于固定板左右两端，所述连接轴的一端连接一滑轮，另一端穿过固定板端部和第二齿轮与另一滑轮连接，四所述滑轮分别滑动安装于平行的两滑槽上；所述导轨的中部沿着水平移动方向设有长槽，所述垂直引导支架的上端穿过长槽固定于固定板的下端；

13、所述驱动控制模块控制第一电机启动，所述第一电机通过自身的转轴带动第一齿轮转动，第一齿轮带动第二齿轮转动，第二齿轮带动连接轴转动，连接轴带动滑轮沿着导轨发生水平移动。

14、进一步的，所述步骤4中驱动控制模块控制垂直移动模块将光纤测温浸没盘沿着垂直引导支架下降，以及所述步骤5中驱动控制模块控制垂直移动模块将光纤测温浸没盘沿着垂直引导支架上升，具体为：

15、所述垂直移动模块包括第二电机、上皮带轮、下皮带轮、皮带、第一固定杆、第二固定杆、限位杆和固定组件，所述光纤测温浸没盘的中部设有与垂直引导支架的直径相匹配的通孔，所述垂直引导支架的下端插设于通孔内；所述第一固定杆的一端固定于垂直引导支架的上部，另一端穿设于皮带轮中，所述限位杆垂直设置，且其上端固定于第一固定杆中靠近上皮带轮的一侧，另一端通过第二固定杆固定于下皮带轮上；所述皮带的一端套于上皮带轮上，另一端套于下皮带轮上，所述第二电机与上皮带轮传动连接，所述光纤测温浸没盘通过固定组件与皮带的一侧固定连接；

16、所述驱动控制模块控制第二电机正转/反转，所述第二电机带动上皮带轮正转/反转，所述上皮带轮通过皮带带动下皮带轮正转/反转，从而实现皮带的移动，通过皮带带动通过固定组件与皮带的一侧固定连接的光纤测温浸没盘进行向下/向上移动。

17、进一步的，所述步骤5中通过光电采集模块传输给计算机进行记录，具体为：

18、所述光电采集模块包括安装筐、光电转换单元和信号传输单元，所述光电转换单元和信号传输单元固定于安装筐上，所述光电转换单元分别与荧光光纤温度传感器和信号传输单元连接，所述信号传输单元连接至计算机；

19、所述光电转换单元将荧光光纤温度传感器采集到的光信号转换为电信号，所述信号传输单元再将电信号转换为通讯协议可读取的信号并传输给计算机。

20、进一步的，所述步骤6之后还包括：将所述温度-荧光寿命曲线模型写入光电采集模块中。

21、进一步的，所述步骤7具体为：重复步骤5，再次采集并记录多个和标定温度点不同的实际温度点对应的荧光寿命数据，计算机将采集的实际温度点对应的荧光寿命数据与温度-荧光寿命曲线模型进行匹配，得到实际温度值。

22、进一步的，所述计算机与光电采集模块和驱动控制模块之间是采用rs485通讯协议进行通讯的。

23、进一步的，所述信号传输单元与光电转换单元之间通过并行方式传输数据。

24、采用上述的技术方案，本发明与现有技术相比，其具有的有益效果为：

25、1、本发明的自动标定系统采用高速、可靠的通讯方式，一次可以通过管理多个目标节点，获取每个荧光光纤温度传感器的温度与荧光寿命参数，提高了工作效率；

26、2、通过借助水平移动模块和垂直移动模块进行快捷更换恒温油槽，达到多个不同温度点的采样，无需等待油槽升降温的缓慢过程，控制了时间成本，极大提高效率；

27、3、通过通讯获取每个油槽的恒定温度，并自动拟合每个荧光光纤温度传感器的温度寿命曲线；采用系统数据读取模型验证再次进行筛选，更能够说明是经过不断的多次取样重复比对最后筛选的结果，更具有严谨性；

28、4、采集完成所有温度点的寿命参数后，自动标定系统针对每一条荧光光纤温度传感器拟合生成模型函数，并通过通讯命令写入到对应的光电采集模块当中，从而提高了温度检测的效率和精度；

29、5、自动进行标定后的验证，通过对比标准温度点(标定的温度)的数据和基准源温度(实际的温度)，验证除标定外的其他温度点检测温度是否正确，确定每根荧光光纤温度传感器的测量精度，筛查不良品，输出生产报告，实现了自动化检验校准的目的；

30、6、本发明极大的节约成本，不仅仅减少人工成本并且极大节约人力资源，更能把应有的资源投入更重要的项目重点中提高效率选择。更精准、更完善去实现应有的功能，整个过程更能体现出系统的实用性以及严谨性；错误率大大降低，基本可以达到零错误检测。