CN113280942A - 一种基于压电效应的温度传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于压电效应的温度传感器，所述基于压电效应的温度传感器包括有色金属离子溶液、导光管、多个压电材料以及热膨胀材料；所述有色金属离子溶液设置在所述导光管内；多个所述压电材料穿入所述导光管内与所述有色金属离子溶液接触，且多个所述压电材料部分漏出所述导光管；所述压电材料漏出所述导光管部分设置有凹槽，未设置所述凹槽时所述压电材料形状为三角形；所述热膨胀材料设置在多个所述压电材料漏出所述导光管部分之间。本发明根据温度不同时，光通过有色金属离子溶液输出的光信号光谱不同来检测温度，由于光对不同有色金属离子溶液的颜色分布和颜色变化感应极为灵敏，使得本发明具有极高的检测灵敏度。

Description

一种基于压电效应的温度传感器
技术领域
本发明涉及温度检测技术领域，特别是涉及一种基于压电效应的温度传感器。
背景技术
温度是人们日常生活，工业生产和科学研究中最重要的物理量之一，适宜的温度能够提供给生物最适合生长的环境，促进各种化学反应进行，提升工业生产和科学研究效率。用于测量温度的传感器是众所周知的，并且包括热敏电阻、热电偶以及基于半导体的电子传感器。在正确地校准的条件下，这种传感器能够提供在供传感器获得输入的区域中的物体的温度指示。例如，被放置为与物体直接接触的热敏电阻将会给出物体的与传感器接触的部分的温度指示。
而现有的温度传感器一般结构复杂，成本高，检测精度也往往不尽人意。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于压电效应的温度传感器，可以更准确、更灵敏地检测温度。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种基于压电效应的温度传感器，所述基于压电效应的温度传感器包括有色金属离子溶液、导光管、多个压电材料以及热膨胀材料；
所述有色金属离子溶液设置在所述导光管内；
多个所述压电材料穿入所述导光管内与所述有色金属离子溶液接触，且多个所述压电材料部分漏出所述导光管；所述压电材料漏出所述导光管部分设置有凹槽，未设置所述凹槽时所述压电材料形状为三角形；
所述热膨胀材料设置在多个所述压电材料漏出所述导光管部分之间。
可选地，所述基于压电效应的温度传感器还包括防水隔热层，所述防水隔热层设置在所述导光管外壁上。
可选地，所述热膨胀材料为拱形。
可选地，所述凹槽为三角形凹槽。
可选地，所述凹槽为梯形凹槽。
可选地，所述凹槽内壁设置有多个沟槽。
可选地，所述有色金属离子溶液为硫酸铜溶液或氯化铁溶液。
可选地，所述基于压电效应的温度传感器还包括光源和光信号检测装置，所述光源和所述光信号检测装置分别设置在所述导光管两侧。
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：
本发明公开了一种基于压电效应的温度传感器，所述基于压电效应的温度传感器包括有色金属离子溶液、导光管、多个压电材料以及热膨胀材料；所述有色金属离子溶液设置在所述导光管内；多个所述压电材料穿入所述导光管内与所述有色金属离子溶液接触，且多个所述压电材料部分漏出所述导光管；所述压电材料漏出所述导光管部分设置有凹槽，未设置所述凹槽时所述压电材料形状为三角形；所述热膨胀材料设置在多个所述压电材料漏出所述导光管部分之间。本发明根据温度不同时，光通过有色金属离子溶液输出的光信号光谱不同来检测温度，由于光对不同有色金属离子溶液的颜色分布和颜色变化感应极为灵敏，使得本发明具有极高的检测灵敏度。
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为本发明实施例提供的基于压电效应的温度传感器结构图；
图2为本发明实施例提供的热膨胀材料示意图；
图3为本发明实施例提供的压电材料设置有梯形凹槽时的示意图；
图4为本发明实施例提供的压电材料凹槽内设置沟槽时的示意图。
符号说明：
1-有色金属离子溶液，2-导光管，3-压电材料，4-热膨胀材料，5-防水隔热层，6-沟槽。
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。
本发明的说明书和权利要求书以及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应当理解，这样描述的对象在适当情况下可以互换。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
在本发明中，下文论述的附图以及用来描述本发明公开的原理的各实施例仅用于说明，而不应解释为限制本发明公开的范围。所属领域的技术人员将理解，本发明的原理可在任何适当布置的系统中实施。将详细说明示例性实施方式，在附图中示出了这些实施方式的实例。此外，将参考附图详细描述根据示例性实施例的终端。附图中的相同附图标号指代相同的元件。
本发明说明书中使用的术语仅用来描述特定实施方式，而并不意图显示本发明的概念。除非上下文中有明确不同的意义，否则，以单数形式使用的表达涵盖复数形式的表达。在本发明说明书中，应理解，诸如“包括”、“具有”以及“含有”等术语意图说明存在本发明说明书中揭示的特征、数字、步骤、动作或其组合的可能性，而并不意图排除可存在或可添加一个或多个其他特征、数字、步骤、动作或其组合的可能性。附图中的相同参考标号指代相同部分。
本发明的目的是提供一种温度检测装置，可以更准确、更灵敏地检测温度。
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。
如图1所示，基于压电效应的温度传感器包括有色金属离子溶液1、导光管2、多个压电材料3以及热膨胀材料4。有色金属离子溶液1设置在导光管2内，多个压电材料3穿入导光管2内与有色金属离子溶液1接触，且多个压电材料3部分漏出导光管2。压电材料3漏出导光管2部分设置有凹槽，未设置凹槽时压电材料3形状为三角形。热膨胀材料4设置在多个压电材料3漏出导光管2部分之间。其中，有色金属离子溶液1为硫酸铜溶液或氯化铁溶液
使用时，导光管2用来传递光信号，光信号透过有色金属离子溶液1后，输出光信号的强度会减弱。当外界温度升高时，填充在压电材料3漏出导光管2部分之间的热膨胀材料4会吸热膨胀，压电材料3就会受挤压，位于有色金属离子溶液1中的压电材料3尖端的极化电荷分布就会出现变化，有色金属离子溶液1中的有色金属离子会受电荷分布影响进行移动，使得颜色会变得不均匀，进而影响输出信号的光谱。当外界温度不同时，热膨胀材料4吸热膨胀程度不同，对压电材料3的挤压力度不同产生的极化电荷分布也不同，有色金属离子溶液1的颜色分布也不同，通过检测输出的不同光信号光谱即可检测温度。
在本实施例中，基于压电效应的温度传感器还包括防水隔热层5，防水隔热层5设置在导光管2外壁上。防水隔热层5既有防水的作用，又可以隔绝导光管2内外两侧的温度，减少不必要的温度影响，提高检测精度。
如图2所示，热膨胀材料4为拱形。拱形的热膨胀材料4上下两侧都可以与外侧接触，使得热膨胀材料4更好地吸热膨胀。并且拱形的热膨胀材料4吸热膨胀后也可以更好地挤压压电材料3，进而提高检测灵敏度。
在本实施例中，凹槽为三角形凹槽。或者凹槽为梯形凹槽。图3为本发明实施例提供的压电材料设置有梯形凹槽时的示意图。进一步地，凹槽内壁设置有多个沟槽6。这样有利于压电材料3受压发生更大形变，进一步提高检测灵敏度。可以理解的是，减小压电材料3位于导光管2部分两翼(两翼也就是凹槽的两壁)的厚度也有利于压电材料3受压发生更大形变。图4为本发明实施例提供的压电材料凹槽内设置沟槽时的示意图。
在本实施例中，基于压电效应的温度传感器还包括光源和光信号检测装置，光源和光信号检测装置分别设置在导光管2两侧。
本发明根据温度不同时，光通过有色金属离子溶液输出的光信号光谱不同来检测温度，又由于光对不同有色金属离子溶液的颜色分布和颜色变化感应极为灵敏，所以本发明具有极高的检测灵敏度。
光纤还可以为透明材料构成的波导结构，同样能够实现本发明的技术效果。均在本发明的保护范围之内。
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 (8)

1.一种基于压电效应的温度传感器，其特征在于，所述基于压电效应的温度传感器包括有色金属离子溶液、导光管、多个压电材料以及热膨胀材料；
所述有色金属离子溶液设置在所述导光管内；
多个所述压电材料穿入所述导光管内与所述有色金属离子溶液接触，且多个所述压电材料部分漏出所述导光管；所述压电材料漏出所述导光管部分设置有凹槽，未设置所述凹槽时所述压电材料形状为三角形；
所述热膨胀材料设置在多个所述压电材料漏出所述导光管部分之间。
2.根据权利要求1所述的基于压电效应的温度传感器，其特征在于，所述基于压电效应的温度传感器还包括防水隔热层，所述防水隔热层设置在所述导光管外壁上。
3.根据权利要求1所述的基于压电效应的温度传感器，其特征在于，所述热膨胀材料为拱形。
4.根据权利要求1所述的基于压电效应的温度传感器，其特征在于，所述凹槽为三角形凹槽。
5.根据权利要求1所述的基于压电效应的温度传感器，其特征在于，所述凹槽为梯形凹槽。
6.根据权利要求4或5所述的基于压电效应的温度传感器，其特征在于，所述凹槽内壁设置有多个沟槽。
7.根据权利要求1所述的基于压电效应的温度传感器，其特征在于，所述有色金属离子溶液为硫酸铜溶液或氯化铁溶液。
8.根据权利要求1所述的基于压电效应的温度传感器，其特征在于，所述基于压电效应的温度传感器还包括光源和光信号检测装置，所述光源和所述光信号检测装置分别设置在所述导光管两侧。
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