[發明專利]低成本多通道半導體吸收式測溫系統及傳感探頭制備工藝

在審

• 申請號: 202010317671.6
• 申請日: 2020-04-21
• 公開（公告）號: CN111366268A
• 公開（公告）日: 2020-07-03
• 發明（設計）人: 張文松;單娟
• 申請（專利權）人: 西安和其光電科技股份有限公司
• 主分類號: G01K11/32
• 分類號: G01K11/32
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 汪海艷

1.一種低成本的多通道半導體吸收式測溫系統，其特征在于：包括光源模塊、光纖耦合模塊、測溫模塊、光譜分光模塊及控制電路板；

所述光源模塊包括n個鹵鎢燈光源，各鹵鎢燈光源的引線通過導線及對應接插件與控制電路板連接；其中n為大于等于1的正整數；

所述光纖耦合模塊用于將光源模塊輸出的n路光信號分別耦合至對應的測溫模塊；其中測溫模塊與每一路光信號一一對應；

所述測溫模塊用于采集經待測環境吸收后的光信號，包括第一光纖、第二光纖、第三光纖及傳感探頭；所述第一光纖的輸入端與光纖耦合模塊的輸出端耦合；所述第一光纖的輸出端與第三光纖的輸入端均與第二光纖的同一端耦合，所述第二光纖的另一端與傳感探頭耦合；所述第三光纖的輸出端為測溫模塊的輸出端；所述測溫模塊的輸出端與光譜分光模塊的輸入端耦合；

所述光譜分光模塊的輸出端與控制電路板連接；

所述光譜分光模塊用于將每一路測溫模塊輸出的光信號轉換為相應的吸收光譜曲線；所述控制電路板用于按照設定時序控制每一路鹵鎢燈光源的亮滅，并根據每一路鹵鎢燈光源的亮滅時序，同步采集每一路鹵鎢燈光源對應的吸收光譜曲線。

2.根據權利要求1所述的低成本的多通道半導體吸收式測溫系統，其特征在于：所述光譜分光模塊包括導入光纖、準直-聚焦系統、光柵及探測器；準直-聚焦系統與光柵共光軸；所述導入光纖與第三光纖的輸出端耦合；

光信號經導入光纖，以光錐的形式均勻分布到準直-聚焦系統的前表面，經準直后透過準直-聚焦系統均勻分布到光柵的接收面上；經光柵分光并反射后的光束，經過準直-聚焦系統的后表面聚焦并透過準直-聚焦系統后到達探測器的像面。

3.根據權利要求2所述的低成本的多通道半導體吸收式測溫系統，其特征在于：所述準直-聚焦系統為消色差膠合透鏡，由凸透鏡和凹透鏡組合而成。

4.根據權利要求3所述的低成本的多通道半導體吸收式測溫系統，其特征在于：所述導入光纖為單根光纖或按照一定陣列方式排布的多根光纖。

5.根據權利要求4所述的低成本的多通道半導體吸收式測溫系統，其特征在于：所述光柵為閃耀光柵或全息光柵；所述光柵相對于光軸的傾斜角為15度；所述光柵刻線數為600線對/毫米，基準波長λ為900nm。

6.根據權利要求1-5任一所述的低成本的多通道半導體吸收式測溫系統，，其特征在于：所述第一光纖與第三光纖的芯徑相等，所述第二光纖的芯徑為第一光纖芯徑的兩倍。

7.根據權利要求6所述的低成本的多通道半導體吸收式測溫系統，其特征在于：所述光纖耦合模塊包括n個石英玻璃球聚焦鏡，每一個石英玻璃球聚焦鏡將一路光信號耦合至對應的測溫模塊。

8.根據權利要求7所述的低成本的多通道半導體吸收式測溫系統，其特征在于：所述傳感探頭包括半導體砷化鎵晶片及反光物質；所述半導體砷化鎵晶片粘接于第二光纖的端面處，所述反光物質包裹在半導體砷化鎵晶片及第二光纖頭的外部。

9.根據權利要求8所述的低成本的多通道半導體吸收式測溫系統，其特征在于：所述半導體砷化鎵晶片為厚度100～200um，長寬為300×300um的長方體，入射面鍍高透射率的介質膜，反射面鍍高反射率的介質膜。

10.一種傳感探頭的制備工藝，其特征在于，包括以下步驟：

首先，將半導體砷化鎵晶片粘接到第二光纖的端面處，放入烘箱固化；

然后，從烘箱取出，將膠與反光粉TiO₂按照一定的配比混合并攪拌均勻，涂抹在半導體砷化鎵晶片的外部，將半導體砷化鎵晶片與第二光纖頭整體包裹起來。