CN112097935A - 一种温度传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种温度传感器，包括从下到上依次设置的基底、温度反应层和石墨烯层；温度反应层包括多个周期设置的温度反应单元，所述温度反应单元包括弹性材料和金属结构，所述弹性材料一侧连接所述基底，另一侧连接所述金属结构的一侧，所述金属结构的另一侧连接所述石墨烯层，所述金属结构包括两个具有间隙并且均设置有尖端的金属微结构，两个所述金属微结构中的尖端相对设置；所述温度反应单元之间填充有热膨胀材料，或者所述温度反应单元之间间隔的填充有热膨胀材料。本发明通过温度反应层将温度变化表现为对光的响应变化，再通过测量光响应转化的电信号检测出温度，检测的精准度更高。
Description
技术领域
本发明涉及温度检测技术领域，特别是涉及一种温度传感器。
背景技术
温度传感器(temperature transducer)是指能感受温度并转换成可用输出信号的传感器。温度传感器是温度测量仪表的核心部分，品种繁多。按照传感器材料及电子元件特性分为热电阻和热电偶两类。
热电阻传感器分为正温度系数和负温度系数两种变化类型。对于不同金属来说，温度每变化一度，电阻值变化是不同的，利用电阻值作为输出信号便可检测出温度。
热电偶传感器由两个不同材料的金属线组成，在末端焊接在一起。通过测出不加热部位的环境温度，就可以准确知道加热点的温度。由于它必须有两种不同材质的导体，所以称之为热电偶传感器。热电偶的灵敏度是指加热点温度变化1℃时，输出电位差的变化量。对于大多数金属材料支撑的热电偶而言，这个数值大约在5～40微伏/℃之间。不同材质做出的热电偶使用于不同的温度范围，它们的灵敏度也各不相同。
无论是热电阻传感器还是热电偶传感器均是将温度信号转换为电信号，但是，在将温度转化为电信号的时候，损耗较大，灵敏度低。
发明内容
本发明的目的是提供一种温度传感器，以提高温度检测的精准度。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种温度传感器，包括从下到上依次设置的基底、温度反应层和石墨烯层；温度反应层包括多个周期设置的温度反应单元，所述温度反应单元包括弹性材料和金属结构，所述弹性材料一侧连接所述基底，另一侧连接所述金属结构的一侧，所述金属结构的另一侧连接所述石墨烯层，所述金属结构包括两个具有间隙并且均设置有尖端的金属微结构，两个所述金属微结构中的尖端相对设置；所述温度反应单元之间填充有热膨胀材料。
可选地，所述金属微结构平行于所述基底的剖面为三角形。
可选地，所述金属微结构平行于所述基底的剖面为菱形。
可选地，所述金属微结构设置有多个尖端。
可选地，所述金属结构的材料为金、银、和铜中的任意一种。
可选地，所述热膨胀材料为聚甲基丙烯酸甲酯。
可选地，所述基底为绝缘基底。
可选地，所述基底的材料为二氧化硅和氧化铝中的任意一种。
一种温度传感器，包括从下到上依次设置的基底、温度反应层和石墨烯层；温度反应层包括多个周期设置的温度反应单元，所述温度反应单元包括弹性材料和金属结构，所述弹性材料一侧连接所述基底，另一侧连接所述金属结构的一侧，所述金属结构的另一侧连接所述石墨烯层，所述金属结构包括两个具有间隙并且均设置有尖端的金属微结构，两个所述金属微结构中的尖端相对设置；所述温度反应单元之间间隔的填充有热膨胀材料。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明公开了一种温度传感器，包括从下到上依次设置的基底、温度反应层和石墨烯层；温度反应层包括多个周期设置的温度反应单元，所述温度反应单元包括弹性材料和金属结构，所述弹性材料一侧连接所述基底，另一侧连接所述金属结构的一侧，所述金属结构的另一侧连接所述石墨烯层，所述金属结构包括两个具有间隙并且均设置有尖端的金属微结构，两个所述金属微结构中的尖端相对设置；所述温度反应单元之间填充有热膨胀材料，或者所述温度反应单元之间间隔的填充有热膨胀材料。本发明通过温度反应层将温度变化表现为对光的响应变化，再通过测量光响应转化的电信号检测出温度，检测的精准度更高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1提供的温度传感器的结构图；
图2为本发明实施例1提供的金属结构的俯视图。
符号说明：
1-基底，2-温度反应层，21-弹性材料，22-金属结构，221-第一金属微结构，222-第二金属微结构，3-石墨烯层，4-热膨胀材料。
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。
本发明的目的是提供一种温度传感器，以提高温度检测的精准度。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
图1为本发明实施例1提供的温度传感器的结构图，如图1所示，本温度传感器包括从下到上依次设置的基底1、温度反应层2和石墨烯层3。温度反应层2包括多个周期设置的温度反应单元，温度反应单元包括弹性材料21和金属结构22，弹性材料21一侧连接基底1，另一侧连接金属结构22的一侧，金属结构22的另一侧连接石墨烯层3，金属结构22包括两个具有间隙并且均设置有尖端的金属微结构，两个金属微结构中的尖端相对设置。温度反应单元之间填充有热膨胀材料4。
图2为本发明实施例1提供的金属结构的俯视图，如图2所示，两个具有间隙并且均设置有尖端的金属微结构为第一金属微结构221和第二金属微结构222。在本实施例金属微结构平行于基底1的剖面为三角形。
在本实施例中，金属结构22的材料为金、银、和铜中的任意一种，其中金材料更稳定。基底1为绝缘基底，材料为二氧化硅和氧化铝中的任意一种，其中二氧化硅材料性质更稳定，能适合多种复杂环境。热膨胀材料4为聚甲基丙烯酸甲酯。
本发明原理如下：
温度变化时，热膨胀材料4也会产生相应的变化，其体积膨胀进而对弹性材料21进行压缩，弹性材料21上方金属结构22也会相应的被压缩，各金属结构之间的距离更近，对光的响应更加强烈，而石墨烯层3会将光响应转化为电信号。所以温度不同时，金属结构22对光的响应不同，石墨烯层3转化的电信号也不同。再通过温度与电信号的一一对应关系，便可精准的测量出温度大小。
优选地，金属微结构设置有多个尖端。多个尖端的存在，对光的响应更加强烈，传感器检测温度更加灵敏。
优选地，金属微结构平行于基底的剖面为菱形。剖面为菱形也会存在多个尖端，对光的响应更加强烈，传感器检测温度更加灵敏。
优选地，金属结构22具有倾斜度。金属结构22具有倾斜度可以增加接触距离，传感器更加灵敏。其中倾斜度指的是金属结构22与基底1之间的角度，指金属结构22变成一个高度渐变的斜坡状的结构。由于石墨烯层3本身是极薄的二维材料，会紧贴在金属结构22表面，具有角度的斜坡结构会增大金属结构22的表面积，使金属与石墨烯的接触面积更大。
实施例2
与实施例1不同的是，本实施例提供的温度传感器温度反应单元之间间隔的填充有热膨胀材料4。由于热膨胀材料4间隔设置，传感器对温度的变化响应更大，灵敏度更高。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
(1)本发明通过温度反应层将温度变化表现为对光的响应变化，再通过测量光响应变化转化的电信号变化检测出温度，检测的精准度更高。
(2)本发明中金属微结构可设置多个尖端，多个尖端的存在，对光的响应更加强烈，传感器检测温度更加灵敏。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种温度传感器，其特征在于，包括从下到上依次设置的基底、温度反应层和石墨烯层；温度反应层包括多个周期设置的温度反应单元，所述温度反应单元包括弹性材料和金属结构，所述弹性材料一侧连接所述基底，另一侧连接所述金属结构的一侧，所述金属结构的另一侧连接所述石墨烯层，所述金属结构包括两个具有间隙并且均设置有尖端的金属微结构，两个所述金属微结构中的尖端相对设置；所述温度反应单元之间填充有热膨胀材料。
2.根据权利要求1所述的温度传感器，其特征在于，所述金属微结构平行于所述基底的剖面为三角形。
3.根据权利要求1所述的温度传感器，其特征在于，所述金属微结构平行于所述基底的剖面为菱形。
4.根据权利要求1所述的温度传感器，其特征在于，所述金属微结构设置有多个尖端。
5.根据权利要求1所述的温度传感器，其特征在于，所述金属结构具有倾斜度。
6.根据权利要求1所述的温度传感器，其特征在于，所述金属结构的材料为金、银、和铜中的任意一种。
7.根据权利要求1所述的温度传感器，其特征在于，所述热膨胀材料为聚甲基丙烯酸甲酯。
8.根据权利要求1所述的温度传感器，其特征在于，所述基底为绝缘基底。
9.根据权利要求1所述的温度传感器，其特征在于，所述基底的材料为二氧化硅和氧化铝中的任意一种。
10.一种温度传感器，其特征在于，包括从下到上依次设置的基底、温度反应层和石墨烯层；温度反应层包括多个周期设置的温度反应单元，所述温度反应单元包括弹性材料和金属结构，所述弹性材料一侧连接所述基底，另一侧连接所述金属结构的一侧，所述金属结构的另一侧连接所述石墨烯层，所述金属结构包括两个具有间隙并且均设置有尖端的金属微结构，两个所述金属微结构中的尖端相对设置；所述温度反应单元之间间隔的填充有热膨胀材料。
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2020
- 2020-09-22 CN CN202010999485.5A patent/CN112097935A/zh not_active Withdrawn
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