[發明專利]基于MEMS微型氣室的原級溫度計及其測量方法

有效

• 申請號: 202110355213.6
• 申請日: 2021-04-01
• 公開（公告）號: CN113091944B
• 公開（公告）日: 2022-12-20
• 發明（設計）人: 潘奕捷;賈朔;蔣志遠;劉小赤;屈繼峰
• 申請（專利權）人: 中國計量科學研究院
• 主分類號: G01K11/32
• 分類號: G01K11/32
• 代理公司: 北京華進京聯知識產權代理有限公司 11606
• 代理人: 樊春燕

本申請涉及一種基于MEMS微型氣室的原級溫度計及其測量方法。基于MEMS微型氣室的原級溫度計包括激光輸出模塊、微型氣室、反射結構、光電探測模塊以及溫度計算模塊。激光輸出模塊用于控制輸出入射光。微型氣室設置于入射光的光路上。硅結構設置于第一層玻璃與第二層玻璃之間。入射光入射至第一層玻璃，并經過通孔入射至第二層玻璃。反射結構設置于第二層玻璃遠離硅結構的表面，用于將經第二層玻璃的入射光進行反射，形成反射光。光電探測模塊設置于反射光的光路上，用于對反射光進行探測，并將反射光的光信號轉換成電信號。溫度計算模塊與光電探測模塊電連接，用于獲取電信號，并根據電信號計算溫度。

技術領域

本申請涉及溫度傳感與計量領域，特別是涉及一種基于MEMS微型氣室的原級溫度計及其測量方法。

背景技術

溫度是國際單位制中七個基本物理量之一，是計量測試領域重要的測量參數。溫度在工業、農業、醫學等各個領域均有著重要的影響，高精確度和高準確度的溫度測量是人類一直以來的目標。現行溫度測量需要依據溫度標準實現，溫標包含固定點、內插儀器、內插方法。

當前的商用溫度傳感器均采用的90國際協議溫標，長期使用過程中，由于存在漂移的問題，需要定期到計量測試機構分度校準。這一過程限制了溫度傳感器的應用場景，亟需實現長周期、免標定的溫度傳感器。

傳統的溫度計的測溫原理均非原級傳感方法。傳統的溫度計的溫度傳感基于協議溫標，需要一定溫度屬性的測溫介質。但是，該介質的溫度特性會隨環境和時間的變化產生漂移，導致傳統的溫度計需要定期重新標定和校準，使得測量準確度偏低，影響其長期在線使用能力。

發明內容

基于此，有必要針對上述問題，提供一種基于MEMS微型氣室的原級溫度計及其測量方法。

本申請提供一種基于MEMS微型氣室的原級溫度計。所述基于MEMS微型氣室的原級溫度計包括激光輸出模塊、微型氣室、反射結構、光電探測模塊以及溫度計算模塊。

所述激光輸出模塊用于控制輸出入射光。所述微型氣室設置于所述入射光的光路上。所述微型氣室包括第一層玻璃、第二層玻璃以及具有通孔的硅結構。所述硅結構設置于所述第一層玻璃與所述第二層玻璃之間。所述入射光入射至所述第一層玻璃，并經過所述通孔入射至所述第二層玻璃。

所述反射結構設置于所述第二層玻璃遠離所述硅結構的表面，用于將經所述第二層玻璃的所述入射光進行反射，形成反射光。所述光電探測模塊設置于所述反射光的光路上，用于對所述反射光進行探測，并將所述反射光的光信號轉換成電信號。所述溫度計算模塊與所述光電探測模塊電連接，用于獲取所述電信號，并根據所述電信號計算溫度。

在一個實施例中，所述基于MEMS微型氣室的原級溫度計還包括準直模塊。所述準直模塊設置于所述入射光的光路上，用于將所述入射光轉換成平行入射光。且所述準直模塊設置于所述反射光的光路上，用于將所述反射光轉換成平行反射光。

在一個實施例中，所述基于MEMS微型氣室的原級溫度計還包括環形器。所述環形器設置于所述入射光的光路上。所述激光輸出模塊控制輸出的所述入射光經所述環形器后入射至所述準直模塊。所述環形器設置于所述反射光的光路上，經所述準直模塊后形成的所述平行反射光入射至所述環形器，并經所述環形器后入射至所述光電探測模塊。

在一個實施例中，所述基于MEMS微型氣室的原級溫度計還包括保偏光纖。所述保偏光纖的一端與所述環形器連接。所述保偏光纖的另一端與所述準直模塊連接。

在一個實施例中，所述激光輸出模塊包括激光光源與控制系統。所述控制系統與所述激光光源電連接，用于對所述激光光源進行電流或電壓調制，并控制所述激光光源輸出所述入射光。

在一個實施例中，所述激光光源為可見光輸出波段的激光器。

在一個實施例中，所述準直模塊為準直器。

在一個實施例中，所述光電探測模塊為光電探測器。