CN112484877A - 基于逆法拉第的温度传感器及系统 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及基于逆法拉第的温度传感器及系统，具体而言温度检测领域，本申请提供的温度传感器包括：容器、激光器、磁场探测器、内壳体；当需要对待测温度进行测量的时候，温度传递到该容器内部的热膨胀材料上，使得该热膨胀材料发生形变，并且由于该内壳体的一半为1/2圆盘，另一半为圆心相同，半径为逐渐增大的螺旋线的密封壳体，且内壳体的圆心转动连接在容器内部，在热膨胀材料的作用下，该内壳体沿着该圆心发生旋转，该激光器传输的光的传播路径改变，使得该内壳体内部填充的贵金属微纳颗粒溶液产生的磁场发生改变，该磁场探测器探测该磁场探测器的磁场变化情况，通过该磁场的变化情况与待测温度的对应关系，得到该待测温度。
Description
技术领域
本申请涉及温度检测领域，具体而言，涉及一种基于逆法拉第的温度传感器及系统。
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，而用来量度物体温度数值的标尺叫温标；温度传感器是指能感受温度并转换成可用输出信号的传感器。按测量方式可分为接触式和非接触式两大类，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。
热电阻的温度传感器的检测原理是利用金属随着温度变化，其电阻值也发生变化，通过测量电阻，并通过电阻与温度的关系完成对温度的测量，热电偶温度传感器由两个不同材料的金属线组成，在末端焊接在一起。再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。
由于热电阻温度传感器和热电偶温度传感器均需要通过将温度传感器内部的金属进行加热，并且热量随着该测温金属部进行蔓延，使得其他结构在金属在加热的过程中吸收一定的热量，使得该热电阻温度传感器和热电偶温度传感器对温度的测量存在较大误差。
发明内容
本发明的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种基于逆法拉第的温度传感器及系统，以解决现有技术中由于热电阻温度传感器和热电偶温度传感器均需要通过将温度传感器内部的金属进行加热，并且热量随着该测温金属部进行蔓延，使得其他结构在金属在加热的过程中吸收一定的热量，使得该热电阻温度传感器和热电偶温度传感器对温度的测量存在较大误差的问题。
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，本申请提供一种基于逆法拉第的温度传感器，温度传感器包括：容器、激光器、磁场探测器、内壳体；激光器和磁场探测器设置在容器内部，且激光器和磁场探测器依次设置在容器内部的一端，内壳体的一半为1/2圆盘，另一半为圆心相同，半径为逐渐增大的螺旋线的密封壳体，且内壳体的圆心转动连接在容器内部，内壳体的最大半径与激光器和磁场探测器的中垂线垂直，内壳体靠近磁场探测器的一侧，与磁场探测器接触连接，容器中内壳体远离磁场探测器的一端设置有隔板，隔板将容器分隔为靠近内壳体最大半径一侧的第一腔体和远离内壳体最大半径一侧的第二腔体，第一腔体内填充有热膨胀材料，第二腔体内填充有弹性材料，内壳体中填充有贵金属微纳颗粒溶液。
可选地，该贵金属微纳颗粒溶液中的贵金属微纳颗粒的材料为金或银。
可选地，该磁场探测器为线圈或霍尔效应测量装置。
可选地，该热膨胀材料为聚甲基丙烯酸甲酯。
可选地，该弹性材料为热收缩材料。
可选地，该隔板为柔性材料。
可选地，该温度传感器还包括旋转控制装置，旋转控制装置设置在内壳体上，用于控制内壳体返回初始位置与初始角度。
第二方面，本申请提供了一种基于逆法拉第的温度传感系统，温度传感系统包括：计算机和第一方面任意一项的温度传感器，计算机用于通过磁场变化情况与待测温度的关系，得到待测温度。
本发明的有益效果是：
本申请提供的基于逆法拉第的温度传感器，温度传感器包括：容器、激光器、磁场探测器、内壳体；激光器和磁场探测器设置在容器内部，且激光器和磁场探测器依次设置在容器内部的一端，内壳体的一半为1/2圆盘，另一半为圆心相同，半径为逐渐增大的螺旋线的密封壳体，且内壳体的圆心转动连接在容器内部，内壳体的最大半径与激光器和磁场探测器的中垂线垂直，内壳体靠近磁场探测器的一侧，与磁场探测器接触连接，容器中内壳体远离磁场探测器的一端设置有隔板，隔板将容器分隔为靠近内壳体最大半径一侧的第一腔体和远离内壳体最大半径一侧的第二腔体，第一腔体内填充有热膨胀材料，第二腔体内填充有弹性材料，内壳体中填充有贵金属微纳颗粒溶液；当需要对待测温度进行测量的时候，温度传递到该容器内部的热膨胀材料上，使得该热膨胀材料发生形变，并且由于该内壳体的一半为1/2圆盘，另一半为圆心相同，半径为逐渐增大的螺旋线的密封壳体，且内壳体的圆心转动连接在容器内部，在热膨胀材料的作用下，该内壳体沿着该圆心发生旋转，该激光器传输的光的传播路径改变，使得该内壳体内部填充的贵金属微纳颗粒溶液产生的磁场发生改变，该磁场探测器探测该磁场探测器的磁场变化情况，通过该磁场的变化情况与待测温度的对应关系，得到该待测温度。
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基于逆法拉第的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基于逆法拉第的温度传感器的结构示意图。
图标：10-容器；11-第一腔体；12-第二腔体；20-激光器；30-磁场探测器；40-内壳体；50-旋转控制装置。
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。
为了使本发明的实施过程更加清楚，下面将会结合附图进行详细说明。
图1为本发明一实施例提供的一种基于逆法拉第的温度传感器的结构示意图；如图1所示，本申请提供一种基于逆法拉第的温度传感器，温度传感器包括：容器10、激光器20、磁场探测器30、内壳体40；激光器20和磁场探测器30设置在容器10内部，且激光器20和磁场探测器30依次设置在容器10内部的一端，内壳体40的一半为1/2圆盘，另一半为圆心相同，半径为逐渐增大的螺旋线的密封壳体，且内壳体40的圆心转动连接在容器10内部，内壳体40的最大半径与激光器20和磁场探测器30的中垂线垂直，内壳体40靠近磁场探测器30的一侧，与磁场探测器30接触连接，容器10中内壳体40远离磁场探测器30的一端设置有隔板，隔板将容器10分隔为靠近内壳体40最大半径一侧的第一腔体11和远离内壳体40最大半径一侧的第二腔体12，第一腔体11内填充有热膨胀材料，第二腔体12内填充有弹性材料，内壳体40中填充有贵金属微纳颗粒溶液。
该容器10的形状为长方体空腔，该长方体空腔的容器10的具体几何尺寸根据实际需要进行设置，在此不做具体限定，该容器10内部的一端依次设置有激光器20和磁场探测器30，该激光器20用于产生激光，并将激光沿该激光器20中垂线的方向发射，经过该磁场探测器30传播到该内壳体40内部，该磁场探测器30用于探测内壳体40产生的磁场大小，该内壳体40的形状为螺旋形状，一般为1/2圆盘，另一半为半径为逐渐增大的螺旋线的密封壳体，该内壳体40的两部分的圆心相同，且该内壳体40转动连接在容器10内部，即该内壳体40在力的作用下可以沿该圆心在该容器10内部进行转动，并且由于该内壳体40一侧与该磁场探测器30紧贴，且该内壳体40靠近该磁场探测器30的一侧的半径逐渐增大，则该内壳体40在力的作用下，只可以由半径较小的一端向半径较大的一端转动，而不能逆向转动，即该内壳体40在转动的过程中，光在改内壳体40中的传播路线是增大的，该隔板将该内壳体40远离磁场探测器30一侧的空间分割为靠近内壳体40最大半径一侧的第一腔体11和远离内壳体40最大半径一侧的第二腔体12，第一腔体11内填充有热膨胀材料，第二腔体12内填充有弹性材料，内壳体40中填充有贵金属微纳颗粒溶液，该第一腔体11内的热膨胀材料在温度的作用下发生形变，在力的作用下，该内壳体40应向下，向左转动，但是由于内壳体40半径的原因，则该内壳体40只能顺时针转动，当该内壳体40转动时，激光器20产生的光在改内壳体40中的传播路径改变，使得该内壳体40内部填充的贵金属微纳颗粒溶液产生的磁场发生改变，该磁场探测器30探测该磁场探测器30的磁场变化情况，通过该磁场的变化情况与待测温度的对应关系，得到该待测温度，该磁场的变化情况与待测温度的对应关系，根据实验测量得到，在此不做具体限定。
可选地，该贵金属微纳颗粒溶液中的贵金属微纳颗粒的材料为金或银。
该贵金属微纳颗粒溶液中的贵金属微纳颗粒的材料可以为金，也可以为银，还可以为金和银的混合金属，若该贵金属微纳颗粒溶液中的贵金属微纳颗粒的材料为金和银的混合金属，则混合比例根据实际需要而定，在此不做具体限定。
可选地，该磁场探测器30为线圈或霍尔效应测量装置。
可选地，该热膨胀材料为聚甲基丙烯酸甲酯。
可选地，该弹性材料为热收缩材料。
热收缩材料制作的弹性材料，可以在温度变化时发生收缩形变，进一步加大了内壳体40转动角度，缩短的内壳体40转动的时间，使得该温度传感器检测温度更大灵敏，并进一步增大热膨胀材料的形变空间，减少因形变造成的误差。
可选地，该隔板为柔性材料。
该隔板为柔性材料，方便该热膨胀材料发生形变后侵入该弹性材料的一侧。
图2为本发明一实施例提供的另一种基于逆法拉第的温度传感器的结构示意图；如图2所示，可选地，该温度传感器还包括旋转控制装置50，旋转控制装置50设置在内壳体40上，用于控制内壳体40返回初始位置与初始角度。
该旋转控制装置50设置在该内壳体40上，用于控制该内壳体40的转动角度，即当该内壳体40在热膨胀材料的作用下发生转动之后，将该内壳体40进行复位。
本申请提供的基于逆法拉第的温度传感器，温度传感器包括：容器10、激光器20、磁场探测器30、内壳体40；激光器20和磁场探测器30设置在容器10内部，且激光器20和磁场探测器30依次设置在容器10内部的一端，内壳体40的一半为1/2圆盘，另一半为圆心相同，半径为逐渐增大的螺旋线的密封壳体，且内壳体40的圆心转动连接在容器10内部，内壳体40的最大半径与激光器20和磁场探测器30的中垂线垂直，内壳体40靠近磁场探测器30的一侧，与磁场探测器30接触连接，容器10中内壳体40远离磁场探测器30的一端设置有隔板，隔板将容器10分隔为靠近内壳体40最大半径一侧的第一腔体11和远离内壳体40最大半径一侧的第二腔体12，第一腔体11内填充有热膨胀材料，第二腔体12内填充有弹性材料，内壳体40中填充有贵金属微纳颗粒溶液；当需要对待测温度进行测量的时候，温度传递到该容器10内部的热膨胀材料上，使得该热膨胀材料发生形变，并且由于该内壳体40的一半为1/2圆盘，另一半为圆心相同，半径为逐渐增大的螺旋线的密封壳体，且内壳体40的圆心转动连接在容器10内部，在热膨胀材料的作用下，该内壳体40沿着该圆心发生旋转，该激光器20传输的光的传播路径改变，使得该内壳体40内部填充的贵金属微纳颗粒溶液产生的磁场发生改变，该磁场探测器30探测该磁场探测器30的磁场变化情况，通过该磁场的变化情况与待测温度的对应关系，得到该待测温度。
本申请提供一种基于逆法拉第的温度传感系统，温度传感系统包括：计算机和上述任意一项的温度传感器，计算机用于通过磁场变化情况与待测温度的关系，得到待测温度。
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 (8)
1.一种基于逆法拉第的温度传感器，其特征在于，所述温度传感器包括：容器、激光器、磁场探测器、内壳体；所述激光器和所述磁场探测器设置在所述容器内部，且所述激光器和所述磁场探测器依次设置在所述容器内部的一端，所述内壳体的一半为1/2圆盘，另一半为圆心相同，半径为逐渐增大的螺旋线的密封壳体，且所述内壳体的圆心转动连接在所述容器内部，所述内壳体的最大半径与所述激光器和所述磁场探测器的中垂线垂直，所述内壳体靠近所述磁场探测器的一侧，与所述磁场探测器接触连接，所述容器中所述内壳体远离所述磁场探测器的一端设置有隔板，所述隔板将所述容器分隔为靠近所述内壳体最大半径一侧的第一腔体和远离所述内壳体最大半径一侧的第二腔体，所述第一腔体内填充有热膨胀材料，所述第二腔体内填充有弹性材料，所述内壳体中填充有贵金属微纳颗粒溶液。
2.根据权利要求1所述的基于逆法拉第的温度传感器，其特征在于，所述贵金属微纳颗粒溶液中的贵金属微纳颗粒的材料为金或银。
3.根据权利要求1所述的基于逆法拉第的温度传感器，其特征在于，所述磁场探测器为线圈或霍尔效应测量装置。
4.根据权利要求1所述的基于逆法拉第的温度传感器，其特征在于，所述热膨胀材料为聚甲基丙烯酸甲酯。
5.根据权利要求1所述的基于逆法拉第的温度传感器，其特征在于，所述弹性材料为热收缩材料。
6.根据权利要求1所述的基于逆法拉第的温度传感器，其特征在于，所述隔板为柔性材料。
7.根据权利要求1-6任意一项所述的基于逆法拉第的温度传感器，其特征在于，所述温度传感器还包括旋转控制装置，所述旋转控制装置设置在所述内壳体上，用于控制内壳体返回初始位置与初始角度。
8.一种基于逆法拉第的温度传感系统，其特征在于，所述温度传感系统包括：计算机和权利要求1-7任意一项所述的温度传感器，所述计算机用于通过所述磁场变化情况与待测温度的关系，得到待测温度。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN113074829A (zh) * | 2021-04-30 | 2021-07-06 | 西安邮电大学 | 温度探测装置及系统 |
| CN113280942A (zh) * | 2021-07-05 | 2021-08-20 | 西南大学 | 一种基于压电效应的温度传感器 |
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2020
- 2020-11-27 CN CN202011362566.0A patent/CN112484877A/zh not_active Withdrawn
Cited By (2)
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