[发明专利]一种基于荧光余辉的非接触式测温方法及装置

说明书

本发明公开了一种基于荧光余辉的非接触式测温方法，聚焦被测物体的热红外辐射到荧光材料上；激发光照射所述被测物体的热红外辐射聚焦处，荧光材料发出荧光；关闭激发光后获取所述荧光材料的荧光余辉并转换为电信号；对所述电信号进行放大与积分；根据所述积分值计算所述被测物体表面温度值。本发明能够获得比现有热堆电子学热红外辐射探测器件更加高的温度灵敏度，根据现有材料和技术，温度灵敏度可达到0.1度，比较现有热红外测温技术提高5倍以上；本发明在透明的低导热系数聚合物材料基片上直接涂敷荧光材料薄膜，无需进行探测元件的半导体器件制造，降低了成本；本发明采用针对荧光波长的带通滤波片，降低环境光线对检测精度的影响。

技术领域

本发明涉及非接触式红外测温领域，特别涉及一种基于荧光余辉的非接触式测温方法及装置。

背景技术

非接触式温度测量技术，它的温度敏感元件与被测对象互不接触，最常用的非接触式测温仪表基于黑体辐射的基本定律，称为辐射测温技术。基于这一物理原理的非接触式红外测温仪，可以通过测量目标表面所辐射的红外能量来确定表面温度，是现有非接触式温度测量的主流技术。2019新冠疫情防控采用的人体体温测量技术都采用非接触式红外线测温仪。

现有非接触式红外线测温仪的核心温度测量元件是采用氧化矾、多晶硅等半导体电子材料的热堆电子学器件，通过人体辐射的热红外线，通过红外线透镜，聚焦到热堆电子学器件，使得热堆电子学器件温度升高，导致热堆电子学器件电流的变化来检测人体的温度。现有技术如图6所示，主要存在二方面缺点：一方面是由于应用材料温度响应系数的限制，对于非制冷非接触式红外线测温仪的温度分辨率在摄氏0.5度-1度。另一方面电子学器件的制造依赖半导体器件器件制造工艺，成本也比较高。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明一方面提供了一种基于荧光余辉的非接触式测温方法，包括以下步骤：

聚焦被测物体的热红外辐射到荧光材料上；

激发光照射所述被测物体的热红外辐射聚焦处，荧光材料发出荧光；

关闭激发光后获取所述荧光材料的荧光余辉并转换为电信号；

对所述电信号进行放大与积分；

根据所述积分值计算所述被测物体表面温度值。

进一步，按照一定频率矩形脉冲将所述激发光照射所述被测物体的热红外辐射聚焦处；

根据所述频率对所述电信号进行放大与积分并根据所述积分值计算所述被测物体表面温度值；

将计算得出的所述被测物体表面温度值的均值作为所述被测物体表面温度值。

本发明另一方面提供了一种基于荧光余辉的非接触式高精度测温装置，包括聚焦透镜、激发光源、荧光材料、可见光聚焦透镜、光电信号转换模块、放大积分模块和计算模块，其中：

所述聚焦透镜，用于聚焦被测物体的热红外辐射到所述荧光材料上；

所述激发光源，产生激发光并照射于所述荧光材料上；

所述荧光材料，设置于所述聚焦透镜的焦点处，接收所述聚焦透镜聚焦的所述被测物体的热红外辐射和所述激发光源产生的激发光；

所述可见光聚焦透镜，用于接收所述荧光材料在所述激发光源关闭后的荧光余辉并传输给所述光电信号转换模块；

所述光电信号转换模块，用于将所述荧光材料的荧光余辉并转换为电信号；

所述放大积分模块，用于对所述电信号进行放大与积分；

所述计算模块，用于根据所述积分值计算所述被测物体表面温度值。

进一步，所述聚焦透镜为热红外菲涅耳透镜；