本发明提供了一种多层热障涂层及其基于磷光的表层和底层的温度测量方法。该方法以陶瓷基磷光物质发光衰减时间对温度的敏感性为原理，基于涂层对磷光的通透性，通过在涂层的表层和底层掺杂不同种磷光物质，同时激发这两种磷光物质并对它们发出的磷光采集分析，实现对涂层表层和底层的同时测温。避免了传统热障涂层温度测试中的环境气体的吸收干扰和接触测量对结构的破坏和对结果带来的误差；且由于该方法只关注光强随时间的相对变化，而对绝对光强的没有精确要求，不需要精确计算评估涂层对光的吸收和散射影响，使得该方法更加便捷。该方法直接对热障涂层材料进行部分掺杂，不影响热障涂层本身厚度及其隔热效果。