本发明涉及温度测量技术领域，具体是一种超高精度温度测量的方法。
背景技术：
常见的温度测量方法有膨胀测温法、压力测温法、电学测温法。
膨胀测温法采用几何量(体积、长度)作为温度的标志，常见的是利用液体体积变化来指示温度的玻璃液体温度计，最常用的液体有水银、酒精、甲苯等，这种温度测量方法通常测温精度都不高。
压力测温法采用压强作为温度的标志，常用的主要有工业用压力表式温度计、定容式气体温度计和低温下的蒸汽压温度计，这类温度计适应与工业上测量精度要求不高的温度测量。
电学测温法采用某些随温度变化的电学量作为温度标志，主要有热电偶温度计、电阻温度计和半导体热敏电阻温度计。
以上温度测量方法，测量精度大部分都不高，精度在0.01℃以内。
所以，人们需要一种超高精度温度测量的方法来解决上述问题。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种可以将测量温度精确达到万分之一℃以上的超高精度温度测量的方法，以解决现有技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种超高精度温度测量的方法，包括脉冲光纤激光器、高精度计数模块、主控模块，利用脉冲激光器的重复频率随温度变化的特性，通过测量激光器的重复频率间接测量温度，包括如下步骤：1)所述脉冲光纤激光器对温度进行监测；2)所述高精度计数模块对脉冲光纤激光器重复频率的变化进行监测；3)所述主控模块对高精度计数模块的数据进行分析、校准并给出测量的温度值。通过脉冲光纤激光器的温度监测、高精度计数模块的重复频率监测以及主控模块的数据分析，可以得到高精度的测量温度，并且测量精度达到万分之一℃以上。
作为优选技术方案，所述步骤1)的具体步骤包括：a)所述脉冲光纤激光器与高精度计数模块连接，所述高精度计数模块与主控模块连接，所述脉冲光纤激光器对温度进行监测并且重复频率随着温度的变化而变化，脉冲光纤激光器的重复频率为72mhz@30℃；b)将所述脉冲光纤激光器放置在温控箱中，分别设置温控箱的温度为18℃、23℃、27℃、32℃，在每个温度下测量50组重复频率；所述步骤2的具体步骤为：所述高精度计数模块对脉冲光纤激光器重复频率的变化进行监测，并将监测到的步骤b)中的重复频率数据传递给主控模块；所述步骤3)的步骤为：所述主控模块对步骤b)中的重复频率数据进行分析、校准并给出测量的温度值。脉冲光纤激光器的谐振腔由光纤组成，因为光纤材料固有的热膨胀特性，温度变化导致谐振腔长发生变化，而且脉冲光纤激光器的重复频率与谐振腔长有关，其关系式为rf＝c/l，其中rf为重复频率、c为光速、l为谐振腔光学长度，实验有时会出现偶尔一组数据失真或者完全没有作用，通过多组数据来进行一种数学上的统计，并且通过多组数据可以寻找温度与重复频率的普遍规律。
作为优选技术方案，所述步骤3)的具体步骤为：①所述主控模块根据步骤b)中的重复频率数据，对数据进行分析，并进行线性拟合，得到“温度-重复频率”的关系式：rf＝-600*t 19200 a，其中rf是高精度计数模块测量的重复频率，t是环境温度，a是此脉冲光纤激光器在30℃时的重复频率值。根据数据拟合得到的关系式rf＝-600*t 19200 a可知，温度变化1℃对应的重复频率变化量为600hz，即重复频率变化1hz对应的温度变化为1/600℃，高精度计数模块对重复频率的测量精度很容易做到0.01hz，对应的温度测量精度为1/60000℃，如果提高脉冲光纤激光器的重复频率，或者提高计数精度，可以进一步提高温度测量精度。
作为优选技术方案，②将“温度-重复频率”关系式换算为“重复频率-温度”关系式：t＝(a 19200-rf)/600，并将此关系式写入主控模块。
作为优选技术方案，③所述高精度计数模块传递给主控模块一个重复频率，主控模块根据关系式t＝(a 19200-rf)/600反推算出温度值。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：脉冲光纤激光器对温度进行监测，高精度计数模块对脉冲光纤激光器的重复频率进行监测并将测量的数据传递到主控模块中，主控模块对数据进行分析，并得到“温度-重复频率”的关系式：rf＝-600*t 19200 a，根据此关系式可以反推出高精度的测量温度，并且测量精度达到万分之一℃以上。
附图说明
图1为本发明一种超高精度温度测量的方法的模块连接关系示意图；
图2为本发明一种超高精度温度测量的方法的重复频率随温度变化的曲线示意图；
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。
如图1-2所示，一种超高精度温度测量的方法，包括脉冲光纤激光器、高精度计数模块、主控模块，利用脉冲激光器的重复频率随温度变化的特性，通过测量激光器的重复频率间接测量温度，包括如下步骤：1)脉冲光纤激光器对温度进行监测；2)高精度计数模块对脉冲光纤激光器重复频率的变化进行监测；3)主控模块对高精度计数模块的数据进行分析、校准并给出测量的温度值。
步骤1)的具体步骤包括：
a)脉冲光纤激光器与高精度计数模块连接，高精度计数模块与主控模块连接，脉冲光纤激光器对温度进行监测并且重复频率随着温度的变化而变化，脉冲光纤激光器的重复频率为72mhz@30℃；
b)将脉冲光纤激光器放置在温控箱中，分别设置温控箱的温度为18℃、23℃、27℃、32℃，在每个温度下测量50组重复频率；
步骤2的具体步骤为：高精度计数模块对脉冲光纤激光器重复频率的变化进行监测，并将监测到的步骤b)中的重复频率数据传递给主控模块；
步骤3)的步骤为：主控模块对步骤b)中的重复频率数据进行分析、校准并给出测量的温度值。
步骤3)的具体步骤为：
①根据所述步骤b)中的重复频率数据，对数据进行分析，并进行线性拟合，得到“温度-重复频率”的关系式：rf＝-600*t 19200 a，其中rf是高精度计数模块测量的重复频率，t是环境温度，a是此脉冲光纤激光器在30℃时的重复频率值；
②将“温度-重复频率”关系式换算为“重复频率-温度”关系式：t＝(a 19200-rf)/600，并将此关系式写入主控模块；
③高精度计数模块传递给主控模块一个重复频率，主控模块根据关系式t＝(a 19200-rf)/600反推算出温度值。
根据数据拟合得到的关系式rf＝-600*t 19200 a可知，温度变化1℃对应的重复频率变化量为600hz，即重复频率变化1hz对应的温度变化为1/600℃，高精度计数模块对重复频率的测量精度很容易做到0.01hz，对应的温度测量精度为1/60000℃，提高脉冲光纤激光器的重复频率，或者提高计数精度，可以进一步提高温度测量精度，重复频率随温度的变化曲线如附图2所示。
脉冲光纤激光器的谐振腔由光纤组成，因为光纤材料固有的热膨胀特性，温度变化导致谐振腔长发生变化，脉冲光纤激光器的重复频率与谐振腔长有关，重复频率是激光器的一个光学指标，与谐振腔长度油管，其关系式为rf＝c/l，其中rf为重复频率、c为光速、l为谐振腔光学长度。
本发明的工作原理：
一种超高精度温度测量的方法，包括脉冲光纤激光器、高精度计数模块、主控模块，包括如下步骤：1)脉冲光纤激光器对温度进行监测；2)高精度计数模块对脉冲光纤激光器重复频率的变化进行监测；3)主控模块对高精度计数模块的数据进行分析、校准并给出测量的温度值。
步骤1)的具体步骤包括：
a)脉冲光纤激光器与高精度计数模块连接，高精度计数模块与主控模块连接，脉冲光纤激光器对温度进行监测并且重复频率随着温度的变化而变化，脉冲光纤激光器的重复频率为72mhz@30℃；
b)将脉冲光纤激光器放置在温控箱中，分别设置温控箱的温度为18℃、23℃、27℃、32℃，在每个温度下测量50组重复频率；
步骤2的具体步骤为：高精度计数模块对脉冲光纤激光器重复频率的变化进行监测，并将监测到的步骤b)中的重复频率数据传递给主控模块；
步骤3)的步骤为：主控模块对步骤b)中的重复频率数据进行分析、校准并给出测量的温度值。
步骤3)的具体步骤为：
①根据所述步骤b)中的重复频率数据，对数据进行分析，并进行线性拟合，得到“温度-重复频率”的关系式：rf＝-600*t 19200 a，其中rf是高精度计数模块测量的重复频率，t是环境温度，a是此脉冲光纤激光器在30℃时的重复频率值；
②将“温度-重复频率”关系式换算为“重复频率-温度”关系式：t＝(a 19200-rf)/600，并将此关系式写入主控模块；
③高精度计数模块传递给主控模块一个重复频率，主控模块根据关系式t＝(a 19200-rf)/600反推算出温度值。
步骤①中“温度-重复频率”的关系式，需通过实验测量n个已知温度点激光器的重复频率值，然后通过数据拟合得到“温度-重复频率”的关系式，其中温度点的数量n>3，n越大数据拟合得到的重复频率随温度变化的关系式越准确。
根据数据拟合得到的关系式rf＝-600*t 19200 a可知，温度变化1℃对应的重复频率变化量为600hz，即重复频率变化1hz对应的温度变化为1/600℃，高精度计数模块对重复频率的测量精度很容易做到0.01hz，对应的温度测量精度为1/60000℃，提高脉冲光纤激光器的重复频率，或者提高计数精度，可以进一步提高温度测量精度。
脉冲光纤激光器的谐振腔由光纤组成，因为光纤材料固有的热膨胀特性，温度变化导致谐振腔长发生变化，脉冲光纤激光器的重复频率与谐振腔长有关，重复频率是激光器的一个光学指标，与谐振腔长度油管，其关系式为rf＝c/l，其中rf为重复频率、c为光速、l为谐振腔光学长度。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
1.一种超高精度温度测量的方法，包括脉冲光纤激光器、高精度计数模块、主控模块，利用脉冲激光器的重复频率随温度变化的特性，通过测量激光器的重复频率间接测量温度，其特征在于：包括如下步骤：1)将所述脉冲激光器放置于待测环境中，脉冲激光器的重复频率随温度变化；2)所述高精度计数模块测量脉冲激光器的重复频率，将测量值传递给主控模块；3)所述主控模块根据激光器重复频率随温度变化的关系式，将重复频率值换算为温度值。
2.根据权利要求1所述的一种超高精度温度测量的方法，其特征在于：所述步骤1)的具体步骤包括：a)所述脉冲光纤激光器与高精度计数模块连接，所述高精度计数模块与主控模块连接，所述脉冲光纤激光器对温度进行监测并且重复频率随着温度的变化而变化，脉冲光纤激光器的重复频率为72mhz@30℃；b)将所述脉冲光纤激光器放置在温控箱中，分别设置温控箱的温度为18℃、23℃、27℃、32℃，在每个温度下测量50组重复频率；所述步骤2的具体步骤为：所述高精度计数模块对脉冲光纤激光器重复频率的变化进行监测，并将监测到的步骤b)中的重复频率数据传递给主控模块；所述步骤3)的步骤为：所述主控模块对步骤b)中的重复频率数据进行分析、校准并给出测量的温度值。
3.根据权利要求2所述的一种超高精度温度测量的方法，其特征在于：所述步骤3)的具体步骤为：①所述主控模块根据步骤b)中的重复频率数据，对数据进行分析，并进行线性拟合，得到“温度-重复频率”的关系式：rf＝-600*t 19200 a，其中rf是高精度计数模块测量的重复频率，t是环境温度，a是此脉冲光纤激光器在30℃时的重复频率值。
4.根据权利要求3所述的一种超高精度温度测量的方法，其特征在于：②将“温度-重复频率”关系式换算为“重复频率-温度”关系式：t＝(a 19200-rf)/600，并将此关系式写入主控模块。
5.根据权利要求4所述的一种超高精度温度测量的方法，其特征在于：③所述高精度计数模块传递给主控模块一个重复频率，所述主控模块根据关系式t＝(a 19200-rf)/600反推算出温度值。
技术总结