[發明專利]基于微結構光纖的溫度傳感器及其制備方法和測溫裝置

有效

• 申請號: 201410156307.0
• 申請日: 2014-04-17
• 公開（公告）號: CN103954377B
• 公開（公告）日: 2017-08-25
• 發明（設計）人: 李學金;王文轅;尹曉金
• 申請（專利權）人: 深圳大學
• 主分類號: G01K11/32
• 分類號: G01K11/32
• 代理公司: 深圳市恒申知識產權事務所(普通合伙)44312
• 代理人: 陳健

技術領域

本發明屬于溫度傳感器技術領域，尤其涉及一種基于微結構光纖的溫度傳感器及其制備方法和測溫裝置。

背景技術

熒光材料的熒光參量與溫度有關，如熒光的強度、強度比、波長和壽命等參量是與溫度有關的函數，因此通過監測相關熒光參量，可以實現對溫度的測量。但普通熒光材料的熒光波長范圍寬，可調范圍窄，限制了基于普通熒光材料的光纖傳感器在分布式傳感方面的應用，而且普通熒光材料的熒光強度弱，尤其是在激發光長時間照射下，熒光材料會產生光漂白現象，導致熒光強度明顯下降，使傳感器的靈敏度降低。

發明內容

本發明所要解決的第一個技術問題在于提供一種基于微結構光纖的溫度傳感器，旨在實現激發波長寬、熒光波長可調、熒光強度穩定、測量范圍寬的準分布式傳感。

本發明是這樣實現的，一種基于微結構光纖的溫度傳感器，所述溫度傳感器包括至少兩段微結構光纖，相鄰兩段微結構光纖之間通過多模光纖串接；所述微結構光纖的纖芯和包層二者之中至少包層內具有沿軸向分布的氣孔，所述氣孔內具有量子點材料，且每段微結構光纖中的量子點材料所發射的熒光的波長不同。

進一步地，所述量子點材料為填充于氣孔中的水溶性或油溶性量子點溶液。

進一步地，所述量子點材料為涂覆在氣孔內壁的量子點薄膜。

更進一步地，所述量子點材料選自II-VI族或III-V族核殼量子點，核直徑為2.5～20納米，其熒光參量隨溫度發生變化。

更進一步地，所述微結構光纖的長度為0.8～80毫米。

本發明所要解決的第二個技術問題在于提供一種基于微結構光纖的溫度傳感器的制作方法，所述制作方法包括下述步驟：

步驟A，將微結構光纖的兩端切平使包層和纖芯內沿軸向分布的氣孔開放，并在所述氣孔內形成量子點材料；

步驟B，將步驟A得到的微結構光纖的兩端分別與多模光纖熔接，以將微結構光纖的兩端封閉；

步驟C，將通過步驟B得到的至少兩段微結構光纖通過各自所熔接的多模光纖相連接。

進一步地，所述量子點材料為水溶性或油溶性量子點溶液；所述步驟A中具體通過如下步驟在氣孔內形成量子點材料：

利用毛細效應或加壓的方式將水溶性或油溶性量子點溶液填充到氣孔中。

進一步地，所述量子點材料為量子點薄膜；所述步驟A中具體通過如下步驟在氣孔內形成量子點材料：

采用靜電自組裝的方式，將量子點涂覆到纖芯和包層的氣孔內壁上，形成量子點薄膜。

本發明所要解決的第三個技術問題在于提供一種透射式測溫裝置，所述透射式測溫裝置包括：

光源；

如上所述的基于微結構光纖的溫度傳感器，其通過多模光纖與所述光源連接，所述溫度傳感器中的量子點材料受光源所發出的光激發而產生熒光；

光纖光譜儀，其通過多模光纖與所述溫度傳感器連接，用于對所述溫度傳感器產生的熒光進行光譜測量；

數據處理單元，用于對所述光纖光譜儀輸出的光譜進行分析處理，從中獲取熒光參量的變化，進而實現對溫度的測量；光隔離器，位于所述光源與所述溫度傳感器之間，用于防止所述溫度傳感器產生的熒光反向傳輸至所述光源。

本發明所要解決的第四個技術問題在于提供一種反射式測溫裝置，所述反射式測溫裝置包括：

光源；

如上所述的基于微結構光纖的溫度傳感器，所述溫度傳感器中的量子點材料受光源所發出的光激發而產生熒光；

光纖光譜儀，其通過多模光纖與所述溫度傳感器連接，用于對所述溫度傳感器產生的熒光進行光譜測量；

數據處理單元，用于對所述光纖光譜儀輸出的光譜進行分析處理，從中獲取熒光參量的變化，進而實現對溫度的測量；

所述光源、溫度傳感器、光纖光譜儀三者之間通過1×2多模光纖耦合器連接，其中，溫度傳感器連接多模光纖耦合器的第一端口，光源連接多模光纖耦合器的第二端口，光纖光譜儀連接多模光纖耦合器的第三端口；

光隔離器，位于所述光源與所述溫度傳感器之間，用于防止所述溫度傳感器產生的熒光反向傳輸至所述光源。