CN116707587A - 一种非接触式信息传输装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种非接触式信息传输装置及方法，所述装置包括信息载体和通信接口；信息载体为可编程的信息载体，信息载体由一个或多个珀尔帖元件构成；通信接口由一个或多个热电温度传感器构成；热电温度传感器的数量与珀尔帖元件的数量一一对应，并且热电温度传感器的排列方式与珀尔帖元件的排列方式一一对应；信息载体中的各个珀尔帖元件分别用于承载传输的信息编码；各个热电温度传感器能够接收各个珀尔帖元件热场激发的温度变化转换为电压信号，从而将各个珀尔帖元件的承载的信息编码进行非接触传输；本发明提供的方案，具有抗干扰能力强，信号可信度高等优势，既有利于防止细菌感染或病毒传播，也有效规避因物理接触带来的信息泄露问题。
Description
技术领域
本发明属于非接触式信息传输技术领域，具体涉及一种非接触式信息传输装置及方法。
背景技术
人工智能、增强现实和软机器人技术的蓬勃发展推动了对柔性可穿戴传感器的需求，这些传感器不仅可以感知外部环境刺激，还可以作为通信接口，在人机互动中提取、解码和传输信息。作为智能电子设备，传感器可以在压阻式、压电式、摩擦电式等传感机制的基础上将应用的外部刺激转换为可检测的电信号。特别是通过给电信号的变化赋予特定的意义，可以通过用传感器检测定制的外部刺激来实现加密信息的读取，例如：莫尔斯码可以通过用手指规律性按压传感器来发送；在信息爆炸的时代，人们对人机互动过程中信息传输的安全性提出了更严格的要求；非接触式信息传输技术可以通过消除信息载体(定制的刺激源)和传感设备之间的物理接触，有效地避免信息泄露的风险，因此吸引了科研人员的关注。
现有的传感器用于非接触式信息传输的常见方法是利用不可见的环境刺激(如温度，磁场，湿度)来诱导传感器的物理参数(如电阻，电容)的变化；然而，在面对复杂的应用场景时，如来自不相关物体的干扰，同时存在的多种环境刺激等，这些方法可能会导致信号重叠，并降低所获信息的准确性；到目前为止，使用可穿戴传感设备对加密信息进行可靠的非接触式提取和传输，以实现高效的人机界面，仍然是一个重大挑战。
精心选择的传感机制和刺激源是解决上述问题的核心；塞贝克效应，即由温差引起的热电电压的产生，是热电领域内的一个重要现象；实际上，除了直接接触之外，不可见的热辐射也会引起温度变化，从而改变热电材料的输出电压；值得注意的是：产生的热电电压原则上取决于活性材料的固有的塞贝克系数和设备两端的温差，而其他物理刺激，如压力，对其影响不大，这对于避免输出信号的重叠和提高衍生信息的可信度是有利的；尽管热辐射和塞贝克效应的结合为非接触式信息传输提供了一个新的平台，但其可行性却很少被探索到。
基于上述信息传输技术中存在的技术问题，尚未有相关的解决方案；因此迫切需要寻求有效方案以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是针对上述技术中存在的不足之处，提出一种非接触式信息传输装置及方法，旨在解决现有非接触式信息传输技术存在的输出信号重叠、所获信息可信度低等问题之一。
本发明提供一种非接触式信息传输装置，所述装置包括信息载体和通信接口；信息载体为可编程的信息载体，信息载体由一个或多个珀尔帖元件构成；通信接口由一个或多个热电温度传感器构成；热电温度传感器的数量与珀尔帖元件的数量一一对应，并且热电温度传感器的排列方式与珀尔帖元件的排列方式一一对应；信息载体中的各个珀尔帖元件分别用于承载传输的信息编码；热电温度传感器能够在非接触的条件下根据热电温度传感器两端的温度变化产生热电电压；各个热电温度传感器能够接收各个珀尔帖元件热场激发的温度变化转换为电压信号，从而将各个珀尔帖元件的承载的信息编码进行非接触传输。
进一步地，通信接口中，热电温度传感器通过热源辐射引起的电压变化差异(ΔV)定义为1，热电温度传感器通过无辐射引起的电压变化差异(ΔV)定义为0，热电温度传感器通过冷源辐射引起的电压变化差异(ΔV)定义为-1，三种电压变化差异构筑三元信息编码系统。
进一步地，珀尔帖元件的数量为十六个，十六个珀尔帖元件的排列方式为4×4矩阵；热电温度传感器的数量为十六个，十六个热电温度传感器的排列方式为4×4矩阵，从而与4×4矩阵的十六个珀尔帖元件一一对应；珀尔帖元件通过粘接剂粘接在铝板上；热电温度传感器温度分辨率达0.02K。
进一步地，热电温度传感器的主体分别为CNT、PEDOT:PSS以及羧甲基纤维素构成的气凝胶；热电温度传感器的制备方法包括以下步骤：
S1：将CNT、PEDOT:PSS以及羧甲基纤维素水溶液混合后，在室温下搅拌26至34分钟并用探针超声波处理10至20分钟以得到均匀的分散液；
S2：将S1步骤中得到的分散液注入由阶梯状PDMS腔体和铜桥组成的自制模具中，并使铜桥的一端浸入液氮中，铜桥的另一端浸入冰水混合物中以实现双向冷冻；
S3：待分散液完全冻结后，将得到的冷冻物放入冻干机进行冷冻干燥以制备由CNT、PEDOT:PSS以及羧甲基纤维素组成的气凝胶；
S4：在S3步骤中得到的气凝胶的相对的两个表面粘贴图案化铜箔电极，从而制备形成热电温度传感器。
进一步地，S3中，冻干机的温度设置为-70℃至-65℃，压强设置为0.18至0.21Pa，制备时间为46h至50h。
进一步地，CNT为单壁碳纳米管，单壁碳纳米管的长度5-30μm，单壁碳纳米管的直径小于2nm。
进一步地，PEDOT:PSS电导率不低于1000S/cm。
进一步地，羧甲基纤维素相对分子量不低于250000。
进一步地，S3步骤中，在气凝胶内，CNT、PEDOT:PSS以及羧甲基纤维素的质量比为3:1:6。
进一步地，气凝胶为层状排列结构，并且层与层之间存在层间连接结构；热电温度传感器的图案化铜箔电极所在的相对的两个表面垂直于气凝胶的层状排列结构。
相应地，本发明还提供一种非接触式信息传输方法，所述传输方法包括以下步骤：
S10：通过独立的编码机制对需要传输的信息进行编码；
S20：根据S10步骤中的具体的编码，对信息载体中每一个珀尔帖元件的终端电压的大小与极性进行设置，再将需要传输的信息编码设置在珀尔帖元件阵列产生的热场中；
S30：使用通信接口扫描S20中的信息载体，过程中记录通信接口中每一个热电温度传感器的输出电压的信号变化；
S40：对S30中得到的一系列电压信号进行解码以提取初始被传递的信息。
进一步地，信息载体由一个或多个珀尔帖元件构成；通信接口由一个或多个热电温度传感器构成；热电温度传感器的数量与珀尔帖元件的数量一一对应，并且热电温度传感器的排列方式与珀尔帖元件的排列方式一一对应。
进一步地，将热电温度传感器通过热源辐射引起的电压变化差异(ΔV)定义为1，将热电温度传感器通过无辐射引起的电压变化差异(ΔV)定义为0，将热电温度传感器通过冷源辐射引起的电压变化差异(ΔV)定义为-1，三种电压变化差异构筑三元信息编码；当编码方式为三元编码机制时，通过计算电压稳定前后的输出电压之差，对收到的信号进行解码。
进一步地，热电温度传感器的主体分别为CNT、PEDOT:PSS以及羧甲基纤维素构成的气凝胶；所述热电温度传感器的制备方法包括以下步骤：
S11：将CNT、PEDOT:PSS以及羧甲基纤维素水溶液混合后，在室温下搅拌26至34分钟并用探针超声波处理10至20分钟以得到均匀的分散液；
S21：将S1步骤中得到的分散液注入由阶梯状PDMS腔体和铜桥组成的自制模具中，并使铜桥的一端浸入液氮中，铜桥的另一端浸入冰水混合物中以实现双向冷冻；
S31：待分散液完全冻结后，将得到的冷冻物放入冻干机进行冷冻干燥以制备由CNT、PEDOT:PSS以及羧甲基纤维素组成的气凝胶；
S41：在S3步骤中得到的气凝胶的相对的两个表面粘贴图案化铜箔电极，从而制备形成热电温度传感器。
与现有技术相比，本发明提供的方案具有以下优点：
(1)、本发明提供的方案，首次采用热辐射和塞贝克效应相结合的工作机制，实现非接触条件下的信息传输，且该传输方式具有强的抗外界干扰能力，可以用于复杂的实际场景；
(2)、本发明提供的方案，所使用的热电温度传感器具有极高的温度分辨率，最低能检测温度低至0.02K，能捕捉到热辐射引起的轻微温度变化，优于现有的热电偶式的温度检测设备。
附图说明
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。
以下将结合附图对本发明作进一步说明：
图1为本发明中非接触式信息传输装置由珀尔帖元件构成的信息载体实物图；
图2为本发明中采用的三元编码机理示意图；
图3为本发明中的热电温度传感器的制备流程图；
图4为本发明中通过双向冷冻工艺得到的由CNT，PEDOT:PSS和羧甲基纤维素构成的气凝胶的微观结构；
图5为本发明中的热电温度传感器最低可检测温度；
图6为本发明中用于非接触信息传输的由多个热电温度传感器构成的通信接口实物图；
图7为本发明提出的非接触式信息传输技术的工作原理图；
图8为本发明提出的非接触式信息传输的实现过程；
图9为利用三元编码系统对中国生肖年表、季节、月份和24节气进行编码所得编码信息图；
图10为根据所需传输的信息对信息载体中每一个珀尔帖元件的终端电压的大小与极性设置的具体数值示意图；
图11为信息传输过程中记录的通信接口中每个温度传感器的输出电压变化曲线图；
图12为利用电压曲线为解码后得到的二维电压热图；
图13为本发明中热电温度传感器在无关物体干扰下感知外界冷/热辐射变化过程中的输出电压曲线图。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。“若干”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”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，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。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1所示，本发明提供一种非接触式信息传输装置，所述装置包括信息载体和通信接口；信息载体为可编程的信息载体，信息载体由一个或多个珀尔帖元件构成；通信接口由一个或多个热电温度传感器构成；热电温度传感器的数量与珀尔帖元件的数量一一对应，并且热电温度传感器的排列方式与珀尔帖元件的排列方式一一对应；信息载体中的各个珀尔帖元件分别用于承载传输的信息编码；热电温度传感器能够在非接触的条件下根据热电温度传感器两端的温度变化产生热电电压；各个热电温度传感器能够接收各个珀尔帖元件热场激发的温度变化转换为电压信号，从而将各个珀尔帖元件的承载的信息编码进行非接触传输；本发明提供的非接触式信息传输装置，通过热辐射和塞贝克效应实现非接触信息传输，具有抗外界干扰能力强，得到信号可信度高等优势，既有利于防止细菌感染或病毒传播，也有效地规避了因物理接触带来的信息泄露的风险。
优选地，结合上述方案，如图2所示，在通信接口中，热电温度传感器通过热源辐射引起的电压变化差异(ΔV)定义为1，热电温度传感器通过无辐射引起的电压变化差异(ΔV)定义为0，热电温度传感器通过冷源辐射引起的电压变化差异(ΔV)定义为-1，三种电压变化差异构筑三元信息编码系统；非接触式信息传输技术的工作原理为热辐射与塞贝克效应的结合，进一步地：根据塞贝克效应，只要热电温度传感器两端存在温差，就会产生热电电压；除了直接接触传感器的热/冷源之外，不可见的热辐射也会导致热电传感器两端的温度变化，以诱导热电电压的产生，这一过程可以在非接触条件下完成；具体地，通过将电压变化的不同信号赋予特定的含义，便能通过热辐射进行非接触式信息传递；进一步地，将热源辐射、无辐射、冷源辐射引起的电压变化差异(ΔV)分别定义为1(ΔV>0)、0(ΔV＝0)、-1(ΔV<0)，以构筑三元信息编码系统。
优选地，结合上述方案，如图1所示，信息载体中珀尔帖元件(即Peltier)的数量和排列方式可根据需要传输信息的编码方式和信息内容进行灵活选择；具体地，为了对后续的非接触式信息传输技术进行展示，珀尔帖元件的数量为十六个，十六个珀尔帖元件的排列方式为4×4矩阵；相应地，热电温度传感器的数量为十六个，十六个热电温度传感器的排列方式为4×4矩阵，从而与4×4矩阵的十六个珀尔帖元件一一对应；珀尔帖元件通过粘接剂粘接在铝板上，具体参阅图1结构所示。
优选地，结合上述方案，如图5所示，上述实施实例中所得到的热电温度传感器的最低可检测温度，可以看出该传感器的温度分辨率高达0.02K；如此高的温度分辨率归因于层状气凝胶固有的低热导率，这有利于感应微小的温度差异，以及由于层间连接保持的高电导率而导致的输出信号的低电噪声使得热电温度传感器温度分辨率高达0.02K。
优选地，结合上述方案，如图3所示，热电温度传感器通过双向冷冻工艺制备；进一步地，热电温度传感器的主体分别为CNT、PEDOT:PSS以及羧甲基纤维素构成的气凝胶；具体地，如图3所示，所述热电温度传感器的制备方法包括以下步骤：
S1：将CNT、PEDOT:PSS以及羧甲基纤维素水溶液混合后，在室温下搅拌26至34分钟并用探针超声波处理10至20分钟以得到均匀的分散液；具体地，用探针超声波处理时间优选为15分钟或17分钟；
S2：将S1步骤中得到的分散液注入由阶梯状PDMS腔体和铜桥组成的自制模具中，并使铜桥的一端浸入液氮中，铜桥的另一端浸入冰水混合物中以实现双向冷冻；
S3：待分散液完全冻结后，将得到的冷冻物放入冻干机进行冷冻干燥以制备由CNT、PEDOT:PSS以及羧甲基纤维素组成的气凝胶；其中，冻干机的温度设置为-70℃至-65℃，优选为-68℃、-66℃；压强设置为0.18至0.21Pa，优选为0.20Pa；制备时间为46h至50h，优选为48h。
S4：在S3步骤中得到的气凝胶的相对的两个表面粘贴图案化铜箔电极，从而制备形成热电温度传感器。
优选地，结合上述方案，如图3所示，CNT为单壁碳纳米管，单壁碳纳米管的长度5-30μm，单壁碳纳米管的直径小于2nm。
优选地，结合上述方案，如图3所示，PEDOT:PSS电导率不低于1000S/cm。
优选地，结合上述方案，如图3所示，羧甲基纤维素相对分子量不低于250000。
优选地，结合上述方案，如图3所示，S3步骤中，在气凝胶内，CNT、PEDOT:PSS以及羧甲基纤维素的质量比为3:1:6。
优选地，结合上述方案，本发明制备了一个由上述实施例中得到的高分辨率热电温度传感器组成的4×4阵列，将该传感器阵列作为通信接口以与上述实施实例中得到的信息载体相对应；具体地，通信接口的制备方式如下：
(1)、裁剪商用铜箔制备图案化电极；
(2)、将16个的由CNT、PEDOT:PSS以及羧甲基纤维素组成的热电气凝胶依次通过导电银浆与电极相结合，便得到了4×4的传感器阵列，该阵列即为用于信息传输的通信接口；具体参阅图6所示为该通信接口的实物图。
优选地，结合上述方案，如图4所示，所得到的气凝胶的微观结构，气凝胶为层状排列结构，并且层与层之间存在层间连接结构；进一步地，热电温度传感器的图案化铜箔电极所在的相对的两个表面垂直于气凝胶的层状排列结构。
相应地，结合上述方案，如图1所示，本发明还提供一种非接触式信息传输方法，能够相应地适用于上述非接触式信息传输装置；其中，所述传输方法包括以下步骤：
S10：通过独立的编码机制对需要传输的信息进行编码；
S20：根据S10步骤中的具体的编码，对信息载体中每一个珀尔帖元件的终端电压的大小与极性进行设置，再将需要传输的信息编码设置在珀尔帖元件阵列产生的热场中；
S30：使用通信接口扫描S20中的信息载体，过程中记录通信接口中每一个热电温度传感器的输出电压的信号变化；
S40：对S30中得到的一系列电压信号进行解码以提取初始被传递的信息。
优选地，结合上述方案，如图1所示，信息载体由一个或多个珀尔帖元件构成；通信接口由一个或多个热电温度传感器构成；热电温度传感器的数量与珀尔帖元件的数量一一对应，并且热电温度传感器的排列方式与珀尔帖元件的排列方式一一对应。
优选地，结合上述方案，如图2所示，将热电温度传感器通过热源辐射引起的电压变化差异(ΔV)定义为1，将热电温度传感器通过无辐射引起的电压变化差异(ΔV)定义为0，将热电温度传感器通过冷源辐射引起的电压变化差异(ΔV)定义为-1，三种电压变化差异构筑三元信息编码；当编码方式为三元编码机制时，通过计算电压稳定前后的输出电压之差，对收到的信号进行解码。
优选地，结合上述方案，如图3所示，热电温度传感器的主体分别为CNT、PEDOT:PSS以及羧甲基纤维素构成的气凝胶；所述热电温度传感器的制备方法包括以下步骤：
S11：将CNT、PEDOT:PSS以及羧甲基纤维素水溶液混合后，在室温下搅拌26至34分钟并用探针超声波处理10至20分钟以得到均匀的分散液；其中，CNT为单壁碳纳米管，单壁碳纳米管的长度5-30μm，单壁碳纳米管的直径小于2nm；PEDOT:PSS电导率不低于1000S/cm；羧甲基纤维素相对分子量不低于250000；进一步地，在气凝胶内，CNT、PEDOT:PSS以及羧甲基纤维素的质量比为3:1:6。
S21：将S1步骤中得到的分散液注入由阶梯状PDMS腔体和铜桥组成的自制模具中，并使铜桥的一端浸入液氮中，铜桥的另一端浸入冰水混合物中以实现双向冷冻；
S31：待分散液完全冻结后，将得到的冷冻物放入冻干机进行冷冻干燥以制备由CNT、PEDOT:PSS以及羧甲基纤维素组成的气凝胶；其中，冻干机的温度设置为-70℃至-65℃，优选为-68℃、-66℃；压强设置为0.18至0.21Pa，优选为0.20Pa；制备时间为46h至50h，优选为48h；
S41：在S3步骤中得到的气凝胶的相对的两个表面粘贴图案化铜箔电极，从而制备形成热电温度传感器。
作为本发明的其中一个具体实施例，下面结合上述实施例中所得的信息载体和所得的通信接口，对本发明提出的非接触式信息传输技术的实现方式进行具体展示；作为本发明的具体实施例，以中国生肖年表、季节、月份和24节气作被选为需要传输的信息内容；图8为非接触式信息传输的实现过程，具体如下：
(1)、通过特有的编码机制对需要传输的信息进行编码；优选的，使用三元编码系统对中国生肖年表、季节、月份和24节气的每条信息分配了唯一的编码；图9为每条信息对应的具体编码；
(2)、根据(1)中的具体的编码，对信息载体中每一个珀尔帖元件的终端电压的大小与极性进行设置，进一步将需要传输的信息编码在珀尔帖元件阵列产生的热场中；具体地，以“鼠年，春天，二月，春至”被用作传输的具体信息；图10为根据该信息对应的编码对信息载体中每一个珀尔帖元件的终端电压的大小与极性设置的具体数值；
(3)、使用通信接口扫描(2)中的信息载体，过程中记录通信接口中每一个热电温度传感器的输出电压的信号变化；图11为过程中记录的电压变化曲线；
(4)、对(3)中得到的一系列电压信号进行解码以提取初始被传递的信息；具体地，当编码方式为三元编码机制时，可通过计算电压稳定前后的输出电压之差，对收到的信号进行解码；图12为解码后得到的二维电压热图以展示被传输的信息；
图13展现了上述实施实例中得到的热电温度传感器，即使在外界物体的干扰下仍能精准感知外界冷/热辐射变化的能力，这表明我们提出的非接触式传输技术有着强的抗干扰能力，可以适应复杂的应用场景。
与现有技术相比，本发明提供的方案具有以下优点：
(1)本发明提供的方案，首次采用热辐射和塞贝克效应相结合的工作机制，实现非接触条件下的信息传输，且该传输方式具有强的抗外界干扰能力，可以用于复杂的实际场景；
(2)本发明提供的方案，所使用的热电温度传感器具有极高的温度分辨率，最低能检测温度低至0.02K，能捕捉到热辐射引起的轻微温度变化，优于现有的热电偶式的温度检测设备。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述所述技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术对以上实施例所做的任何改动修改、等同变化及修饰，均属于本技术方案的保护范围。
Claims (10)
1.一种非接触式信息传输装置，其特征在于，所述装置包括信息载体和通信接口；
所述信息载体为可编程的信息载体，所述信息载体由一个或多个珀尔帖元件构成；所述通信接口由一个或多个热电温度传感器构成；所述热电温度传感器的数量与所述珀尔帖元件的数量一一对应，并且所述热电温度传感器的排列方式与所述珀尔帖元件的排列方式一一对应；所述信息载体中的各个所述珀尔帖元件分别用于承载传输的信息编码；所述热电温度传感器能够在非接触的条件下根据所述热电温度传感器两端的温度变化产生热电电压；各个所述热电温度传感器能够接收各个所述珀尔帖元件热场激发的温度变化转换为电压信号，从而将各个所述珀尔帖元件的承载的信息编码进行非接触传输。
2.根据权利要求1所述的非接触式信息传输装置，其特征在于，所述通信接口中，所述热电温度传感器通过热源辐射引起的电压变化差异(ΔV)定义为1，所述热电温度传感器通过无辐射引起的电压变化差异(ΔV)定义为0，所述热电温度传感器通过冷源辐射引起的电压变化差异(ΔV)定义为-1，三种电压变化差异构筑三元信息编码系统。
3.根据权利要求1所述的非接触式信息传输装置，其特征在于，所述珀尔帖元件的数量为十六个，十六个所述珀尔帖元件的排列方式为4×4矩阵；所述热电温度传感器的数量为十六个，十六个所述热电温度传感器的排列方式为4×4矩阵，从而与4×4矩阵的十六个所述珀尔帖元件一一对应；所述珀尔帖元件通过粘接剂粘接在铝板上；所述热电温度传感器温度分辨率达0.02K。
4.根据权利要求1所述的非接触式信息传输装置，其特征在于，所述热电温度传感器的主体分别为CNT、PEDOT:PSS以及羧甲基纤维素构成的气凝胶；所述热电温度传感器的制备方法包括以下步骤：
S1：将CNT、PEDOT:PSS以及羧甲基纤维素水溶液混合后，在室温下搅拌26至34分钟并用探针超声波处理10至20分钟以得到均匀的分散液；
S2：将S1步骤中得到的所述分散液注入由阶梯状PDMS腔体和铜桥组成的自制模具中，并使所述铜桥的一端浸入液氮中，所述铜桥的另一端浸入冰水混合物中以实现双向冷冻；
S3：待所述分散液完全冻结后，将得到的冷冻物放入冻干机进行冷冻干燥以制备由CNT、PEDOT:PSS以及羧甲基纤维素组成的气凝胶；
S4：在S3步骤中得到的气凝胶的相对的两个表面粘贴图案化铜箔电极，从而制备形成所述热电温度传感器。
5.根据权利要求4所述的非接触式信息传输装置，其特征在于，所述S3中，所述冻干机的温度设置为-70℃至-65℃，压强设置为0.18至0.21Pa，制备时间为46h至50h；和/或，
所述CNT为单壁碳纳米管，所述单壁碳纳米管的长度5-30μm，所述单壁碳纳米管的直径小于2nm；和/或，
所述PEDOT:PSS电导率不低于1000S/cm；和/或，
所述羧甲基纤维素相对分子量不低于250000。
6.根据权利要求4所述的非接触式信息传输装置，其特征在于，所述S3步骤中，在所述气凝胶内，所述CNT、所述PEDOT:PSS以及所述羧甲基纤维素的质量比为3:1:6。
7.根据权利要求4所述的非接触式信息传输装置，其特征在于，所述气凝胶为层状排列结构，并且层与层之间存在层间连接结构；所述热电温度传感器的图案化铜箔电极所在的相对的两个表面垂直于所述气凝胶的层状排列结构。
8.一种非接触式信息传输方法，其特征在于，所述传输方法包括以下步骤：
S10：通过独立的编码机制对需要传输的信息进行编码；
S20：根据S10步骤中的具体的编码，对信息载体中每一个珀尔帖元件的终端电压的大小与极性进行设置，再将需要传输的信息编码设置在所述珀尔帖元件阵列产生的热场中；
S30：使用通信接口扫描所述S20中的所述信息载体，过程中记录所述通信接口中每一个热电温度传感器的输出电压的信号变化；
S40：对所述S30中得到的一系列电压信号进行解码以提取初始被传递的信息。
9.根据权利要求8所述的非接触式信息传输方法，其特征在于，所述信息载体由一个或多个珀尔帖元件构成；所述通信接口由一个或多个热电温度传感器构成；所述热电温度传感器的数量与所述珀尔帖元件的数量一一对应，并且所述热电温度传感器的排列方式与所述珀尔帖元件的排列方式一一对应；和/或，
将所述热电温度传感器通过热源辐射引起的电压变化差异(ΔV)定义为1，将所述热电温度传感器通过无辐射引起的电压变化差异(ΔV)定义为0，将所述热电温度传感器通过冷源辐射引起的电压变化差异(ΔV)定义为-1，三种电压变化差异构筑三元信息编码；当编码方式为三元编码机制时，通过计算电压稳定前后的输出电压之差，对收到的信号进行解码。
10.根据权利要求8所述的非接触式信息传输方法，其特征在于，所述热电温度传感器的主体分别为CNT、PEDOT:PSS以及羧甲基纤维素构成的气凝胶；所述热电温度传感器的制备方法包括以下步骤：
S11：将CNT、PEDOT:PSS以及羧甲基纤维素水溶液混合后，在室温下搅拌26至34分钟并用探针超声波处理10至20分钟以得到均匀的分散液；
S21：将S1步骤中得到的所述分散液注入由阶梯状PDMS腔体和铜桥组成的自制模具中，并使所述铜桥的一端浸入液氮中，所述铜桥的另一端浸入冰水混合物中以实现双向冷冻；
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