CN111220296A - 微腔型温度传感器及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及微腔型温度传感器及系统，具体而言，涉及温度测量领域。当使用该微腔型温度传感器对温度进行检测的时候，该第一毛细玻璃管或第二毛细玻璃管靠近待测位置，并且入射光纤内通入光，当该第一毛细玻璃管或第二毛细玻璃管靠近待测位置的时候，温度改变了传感物质部对光的折射率，从而改变了光在传感物质部的透射系数，由于光通过入射光纤进入该传感物质部，之后在通过出射光纤射出，通过测量出射光纤中出射光的量，可以得到光的透射系数，根据透射系数与温度的对应关系，得到待测的温度，由于本申请利用光的透射率特性来测量待测温度，进而减少了测量温度的误差，进而使得对温度的测量更加准确。

Description

微腔型温度传感器及系统

技术领域

本发明涉及温度测量领域，具体而言，涉及一种微腔型温度传感器及系统。

背景技术

温度是表示物体冷热程度的物理量，微观上来讲是物体分子热运动的剧烈程度。温度只能通过物体随温度变化的某些特性来间接测量，随着科学的发展，对温度测量的准确性要求越来越高。

现有技术中，一般采用电子温度计实现较为准确的温度测量，电子温度计采用温度传感器，根据电阻和电流的关系完成对温度的测量。

但是，在不同温度下，电子温度计的阻值会温度的改变而改变，使得对温度的测量不准确。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种基于波导结构的气体压强探测器及系统，以解决现有技术中测量过程不方便和最终计算出的气体压强也不准确的问题。

为实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种微腔型温度传感器，微腔型温度传感包括：入射光纤、出射光纤、传感物质部、第一毛细玻璃管和第二毛细玻璃管；

入射光纤和出射光纤相对设置，第一毛细玻璃管和第二毛细玻璃管分别设置在入射光纤和出射光纤的两侧，入射光纤、出射光纤、第一毛细玻璃管和第二毛细玻璃管之间形成了一个密封腔，密封腔中填充有传感物质部。

可选地，该传感物质部包括：第一传感物质膜和第二传感物质膜，第一传感物质膜和第二传感物质膜分别设置在密封腔内，且均与第一毛细玻璃管和第二毛细玻璃管平行设置。

可选地，该第一传感物质膜贴附第一毛细玻璃管设置，第二传感物质膜贴附第二毛细玻璃管设置。

可选地，该微腔型温度传感器还包括第一金属膜和第二金属膜，第一金属膜设置在第一传感物质膜和第一毛细玻璃管之间，第二金属膜设置在第二传感物质膜和第二毛细玻璃管之间。

可选地，该第一金属膜和第二金属膜的材料均为贵金属。

可选地，该微腔型温度传感器还包括传感物质块，第一金属膜和第二金属膜上设置有多个孔，多个孔内用于分别设置传感物质块。

可选地，该传感物质部的材料为液体、气体或者固体中任意一种。

可选地，该传感物质部的材料为二氧化钒。

第二方面，本发明实施例提供了另一种微腔型温度传感系统，微腔型温度传感系统包括：光线检测装置和上述任意一项的微腔型温度传感器，光线检测装置与微腔型温度传感器的出射光纤连接，用于检测出射光纤中出射的出射光。

本发明的有益效果是：

本申请通过将入射光纤和出射光纤相对设置，第一毛细玻璃管和第二毛细玻璃管分别设置在入射光纤和出射光纤的两侧，入射光纤、出射光纤、第一毛细玻璃管和第二毛细玻璃管之间形成了一个密封腔，密封腔中填充有传感物质部，当使用该微腔型温度传感器对温度进行检测的时候，该第一毛细玻璃管或第二毛细玻璃管靠近待测位置，并且入射光纤内通入光，当该第一毛细玻璃管或第二毛细玻璃管靠近待测位置的时候，温度改变了传感物质部对光的折射率，从而改变了光在传感物质部的透射系数，由于光通过入射光纤进入该传感物质部，之后在通过出射光纤射出，通过测量出射光纤中出射光的量，可以得到光的透射系数，根据透射系数与温度的对应关系，得到待测的温度，由于本申请利用光的透射率特性来测量待测温度，进而减少了测量温度的误差，进而使得对温度的测量更加准确。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明一实施例提供的一种微腔型温度传感器的结构示意图；

图2为本发明一实施例提供的另一种微腔型温度传感器的结构示意图；

图3为本发明一实施例提供的另一种微腔型温度传感器的结构示意图。

图标：10-入射光纤；20-出射光纤；30-第一毛细玻璃管；40-第二毛细玻璃管；50-传感物质部；60-第一传感物质膜；70-第二传感物质膜；80-第一金属膜；90-第二金属膜。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一金属板实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图1为本发明一实施例提供的一种微腔型温度传感器的结构示意图，如图1所示，本发明实施例提供了一种微腔型温度传感器，微腔型温度传感包括：入射光纤10、出射光纤20、传感物质部50、第一毛细玻璃管30和第二毛细玻璃管40；入射光纤10和出射光纤20相对设置，第一毛细玻璃管30和第二毛细玻璃管40分别设置在入射光纤10和出射光纤20的两侧，入射光纤10、出射光纤20、第一毛细玻璃管30和第二毛细玻璃管40之间形成了一个密封腔，密封腔中填充有传感物质部50。

该第一毛细玻璃管30和第二毛细玻璃管40之间相对平行设置，该入射光纤10和所述出射光纤20之间相对设置，且该入射光纤10和该出射光纤20之间保留一定的空间，该第一毛细玻璃管30和第二毛细玻璃管40之间相对平行设置在该出射光纤20和入射光纤10的两侧，并且与该出射光纤20和入射光纤10之间的空间形成一个密闭的密封腔，该密封腔中填充有传感位置，作为传感物质部50，该第一毛细玻璃管30和第二毛细玻璃管40的材料为毛细玻璃管，该第一毛细玻璃管30和第二毛细玻璃管40的长度根据实际需要进行设定，在此不做限定，一般的，该第一毛细玻璃管30和第二毛细玻璃管40的长度相同，该入射光纤10和该出射光纤20用于使光线透射，该入射光纤10和出射光纤20的长度根据实际需要进行设定，在此不做具体限定，该密封腔内条虫的传感物质部50的材料为传感物质，即光可以透过入射光纤10进入到该传感物质部50中，之后通过出射光纤20进行射出，当该微腔型温度传感器需要测量的温度发生改变时，该光线透过该传感物质部50的折射率和体积发生改变，进而使得该传感物质部50的光线透射系数发生改变，通过测量出射光纤20中出射光的量，可以得到光的透射系数，根据透射系数与温度的对应关系，得到待测的温度，由于本申请利用光的透射率特性来测量待测温度，进而减少了测量温度的误差，进而使得对温度的测量更加准确，需要说明的是，该传感物质部50中设置的传感物质可以将该密封腔填充满，也可以将该密封腔留有一定的空间，在此不做具体限定。本发明中传感物质是指温度变化时，折射率发生变化的物质。

图2为本发明一实施例提供的另一种微腔型温度传感器的结构示意图，如图2所示，可选地，该传感物质部50包括：第一传感物质膜60和第二传感物质膜70，第一传感物质膜60和第二传感物质膜70分别设置在密封腔内，且均与第一毛细玻璃管30和第二毛细玻璃管40平行设置。

该第一传感物质膜60和该第二传感物质膜70设置在该密封腔内，一般的该第一传感物质膜60和第二传感物质膜70贴附在该密封腔的两侧，当光线耦合在该密封腔中，会沿着第一传感物质膜60和第二传感物质膜70表面进行传播，形成了表面波，当温度改变的时候，光在第一传感物质膜60和第二传感物质膜70上的传播特性也发生了改变，从而使得该微腔型温度传感器的透射系数发生改变，该第一传感物质膜60和第二传感物质膜70一般设置在该密封腔内，且与该第一毛细玻璃管30和第二毛细玻璃管40平行设置。

可选地，该第一传感物质膜60贴附第一毛细玻璃管30设置，第二传感物质膜70贴附第二毛细玻璃管40设置。

该第一传感物质膜60和第二传感物质膜70均设置在该密封腔内，且该第一传感物质膜60贴附在该第一毛细玻璃管30的上，第二传感物质膜70贴附在该第二毛细玻璃管40上。

图3为本发明一实施例提供的另一种微腔型温度传感器的结构示意图，如图3所示，可选地，该微腔型温度传感器还包括第一金属膜80和第二金属膜90，第一金属膜80设置在第一传感物质膜60和第一毛细玻璃管30之间，第二金属膜90设置在第二传感物质膜70和第二毛细玻璃管40之间。

该第一传感物质膜60和第一毛细玻璃管30之间设置有第一金属膜80，该第二传感物质膜70和第二毛细玻璃管40之间设置有第二金属膜90，当光线从入射光纤10中射出的时候，耦合到该第第一金属膜80和第二金属膜90上，并且沿着该第一金属膜80和第二金属膜90表面传播，由于该传播严重依赖第一金属膜80和第二金属膜90表面环境，当第一传感物质膜60或者第二传感物质膜70的折射率发生改变时，该第一金属膜80和第二金属膜90的介电环境发生改变，进而光线使得传播特性发生改变，从而使得耦合到出射光纤20上光能量就发生了改变，由于第一金属膜80和第二金属膜90对表面电磁波的传播特性特别依赖于表面的介电环境，所以探测灵敏度高，并且由于第一金属膜80和第二金属膜90均为金属，属于良好的热导体，进一步的减少待测热量的损耗，使得对温度的测量更加准确。

可选地，该第一金属膜80和第二金属膜90的材料均为贵金属。

该第一金属膜80和第一金属膜80的材料均为贵金属，可以是贵金属中的任意一种，也可以是多种贵金属组成的混合金属在此不做具体限定。

可选地，该微腔型温度传感器还包括传感物质块，第一金属膜80和第二金属膜90上设置有多个孔，多个孔内用于分别设置传感物质块。

该第一金属膜80和第二金属膜90上还可以设置多个孔，该多个孔用于放置传感物质块，该传感物质块的材料为传感物质，当传感物质部50的折射率发生改变的时候，改变了第一金属膜80和第二金属膜90直径的局部表面等离激元共振特性，从而改变了贵金属薄膜的透射特性，如此在第一金属膜80和第二金属膜90上还可以设置多个孔，该多个孔用于放置传感物质块使得当温度改变的时候，该密封腔内折射率改变更大，进一步的增加该薄膜传感特性的改变情况，从而提高了微腔型温度传感器的灵敏度。

可选地，该传感物质部50的材料为液体、气体或者固体中任意一种。

该传感物质部50的材料可以为液体，也可以为其他，还可以为固体，在实际应用中一半使用固体材料作为传感物质部50的材料，相比于固体液体的比热容较高，对测量温度会产生较大的误差。

可选地，该传感物质部50的材料为二氧化钒。

本申请通过将入射光纤10和出射光纤20相对设置，第一毛细玻璃管30和第二毛细玻璃管40分别设置在入射光纤10和出射光纤20的两侧，入射光纤10、出射光纤20、第一毛细玻璃管30和第二毛细玻璃管40之间形成了一个密封腔，密封腔中填充有传感物质部50，当使用该微腔型温度传感器对温度进行检测的时候，该第一毛细玻璃管30或第二毛细玻璃管40靠近待测位置，并且入射光纤10内通入光，当该第一毛细玻璃管30或第二毛细玻璃管40靠近待测位置的时候，温度改变了传感物质部50对光的折射率，从而改变了光在传感物质部50的透射系数，由于光通过入射光纤10进入该传感物质部50，之后在通过出射光纤20射出，通过测量出射光纤20中出射光的量，可以得到光的透射系数，根据透射系数与温度的对应关系，得到待测的温度，由于本申请利用光的透射率特性来测量待测温度，进而减少了测量温度的误差，进而使得对温度的测量更加准确。

第二方面，本发明实施例提供了另一种微腔型温度传感系统，微腔型温度传感系统包括：光线检测装置和上述任意一项的微腔型温度传感器，光线检测装置与微腔型温度传感器的出射光纤20连接，用于检测出射光纤20中出射的出射光。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种微腔型温度传感器，其特征在于，所述微腔型温度传感包括：入射光纤、出射光纤、传感物质部、第一毛细玻璃管和第二毛细玻璃管；

所述入射光纤和所述出射光纤相对设置，所述第一毛细玻璃管和所述第二毛细玻璃管分别设置在所述入射光纤和所述出射光纤的两侧，所述入射光纤、所述出射光纤、所述第一毛细玻璃管和所述第二毛细玻璃管之间形成了一个密封腔，所述密封腔中填充有所述传感物质部。

2.根据权利要求1所述的微腔型温度传感器，其特征在于，所述传感物质部包括：第一传感物质膜和第二传感物质膜，所述第一传感物质膜和所述第二传感物质膜分别设置在所述密封腔内，且均与所述第一毛细玻璃管和所述第二毛细玻璃管平行设置。

3.根据权利要求2所述的微腔型温度传感器，其特征在于，所述第一传感物质膜贴附所述第一毛细玻璃管设置，所述第二传感物质膜贴附所述第二毛细玻璃管设置。

4.根据权利要求3所述的微腔型温度传感器，其特征在于，所述微腔型温度传感器还包括第一金属膜和第二金属膜，所述第一金属膜设置在所述第一传感物质膜和所述第一毛细玻璃管之间，所述第二金属膜设置在所述第二传感物质膜和所述第二毛细玻璃管之间。

5.根据权利要求4所述的微腔型温度传感器，其特征在于，所述第一金属膜和所述第二金属膜的材料均为贵金属。

6.根据权利要求4所述的微腔型温度传感器，其特征在于，所述微腔型温度传感器还包括传感物质块，所述第一金属膜和所述第二金属膜上设置有多个孔，多个所述孔内用于分别设置所述传感物质块。

7.根据权利要求1所述的微腔型温度传感器，其特征在于，所述传感物质部的材料为液体、气体或者固体中任意一种。

8.根据权利要求4所述的微腔型温度传感器，其特征在于，所述传感物质部的材料为二氧化钒。

9.一种微腔型温度传感系统，其特征在于，所述微腔型温度传感系统包括：光线检测装置和权利要求1-8任意一项所述的微腔型温度传感器，所述光线检测装置与所述微腔型温度传感器的所述出射光纤连接，用于检测所述出射光纤中出射的出射光。

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