基于数字全息干涉技术的温度场测量以及荧光材料在测温应用中的研究

摘要

在社会生活和生产中，温度的监测在很多领域中是至关重要的。但是随着对温度的测量范围，精度和稳定性要求的提高，这就对温度的测量提出了新的挑战。近些年，基于数字全息干涉技术(DHI)的温度场测量和基于稀土发光材料荧光温度特性的光学温度测量的研究成为广大学者的热门研究领域。该类方法具有非接触、较高的鲁棒性、高精度等优势。本文利用典型的透射式离轴数字全息光路，通过温度改变前后获得的全息图，提取改变相位；测量稀土荧光材料荧光光强的温度特性，测量稀土荧光材料的荧光光强随温度变化的光谱。该两类测量方法实现了对温度场的测量，有着操作简便和数据处理快速的特点。
　　本文针对数字全息干涉技术和稀土发光材料荧光温度特性这两种温度场测量方法进行了研究，主要内容概括如下：
　　1.分别回顾了数字全息干涉技术温度场的测量和稀土发光材料荧光温度特性的温度测量方法的发展历史，表述了该两类测量方法研究温度的意义。
　　2.详细介绍了数字全息干涉技术测量温度的基本原理，介绍利用改变相位量测量温度的具体方法，实验利用典型透射式离轴数字全息干涉技术实现了对温度场的测量。
　　3.介绍了提取相位的方法原理。主要包括傅里叶变换法(Fourier transform)、相移法和光流场方法。
　　4.介绍了利用稀土发光材料进行温度测量的基本原理和方法。主要包括荧光强度温度测量、荧光强度比温度测量和荧光寿命温度测量。
　　5.利用稀土发光材料进行了温度测量，实验测量荧光强度的温度特性。实验结果表明，这种方法可以实现对温度的测量，而且该方法具有操作简单,快速和实时测量等特点。