热辐射检测设备和系统以及包括这种设备或系统的电子设备技术方案

本发明专利技术提供了一种热辐射检测设备(1)，所述设备包括传感器阵列(2)，所述传感器阵列(2)包括多个传感器元件(3)和具有辐射输入端(5)和辐射输出端(6)的光波导(4)。所述辐射输入端(5)用于接收热辐射，所述辐射输出端(6)与所述传感器阵列(2)可操作地连接。所述光波导(4)用于将接收到的所述热辐射作为多个同时热辐射信号进行传输。通过将所述传感器阵列与所述辐射输入端解耦，较大的传感器阵列可以独立于辐射输入位置，置于电子功能的最佳位置和机械约束的最佳位置。束的最佳位置。束的最佳位置。

【技术实现步骤摘要】
热辐射检测设备和系统以及包括这种设备或系统的电子设备


[0001]本公开涉及包括光波导的热辐射检测设备、包括这种热辐射检测设备的热辐射检测系统以及包括所述热辐射检测设备和所述热辐射检测系统之一的电子设备。

技术介绍

[0002]用于非接触式温度测量的电子设备，如数字温度计，通常使用热电堆中红外温度传感器形式的热辐射敏感设备。这种红外传感器通常封装在TO
‑
can或表面贴装技术(surface
‑
mount technology，SMT)封装中，这样更环保且易于处理。半导体芯片，即设备的热传感器元件，通过顶部的窗口密封在所述封装中。这涉及几个问题，至少就小型和/或多功能电子设备(如智能手机或智能手表)中的使用而言。
[0003]一个问题是，热传感器元件必须设置在电子设备表面的开口附近，并朝向应该测量温度的区域。这将限制用于集成热传感器元件的机械设计以及电子设备的外观。特别地，智能手机等电子设备的外表面包括大尺寸显示器和天线等的其它部件，或者喜欢“全面屏”或“无边框/无刘海手机”等的美学设计。因此，这种热传感器元件和其它相关元件所需的空间以及设备表面的开口的尺寸应被最小化。然而，红外线传感器很难(即使不是不可能)使其足够小。例如，当前SMT封装的尺寸至少为几毫米。
[0004]此外，温度测量区域通常位于传感器设备的前面。对于许多手持应用，这可以在设备的机械设计中考虑。然而，当将传感器设备集成到其它小型产品，例如智能手机中时，这可能是一个主要的缺点。这种小型设备的限制可能要求将热传感器元件放置在电子设备内的热源的旁边，这可能会对温度测量造成干扰。
[0005]另一个问题是，如果通过电子设备中的开口直接放置传感器元件，传感器设备的性能以及非接触温度测量的行为容易受外部环境影响。

技术实现思路

[0006]目的是提供一种改进的热辐射检测设备。上述和其它目的通过独立权利要求的特征来实现。进一步的实施形式在从属权利要求、具体说明和附图中显而易见。
[0007]第一方面，提供了一种热辐射检测设备，所述设备包括传感器阵列，所述传感器阵列包括多个传感器元件和具有辐射输入端和辐射输出端的光波导，所述辐射输入端用于接收热辐射，所述辐射输出端可操作地连接到所述传感器阵列，其中，所述光波导用于将接收到的所述热辐射作为多个同时的热辐射信号传输。
[0008]通过这样的方案，所述传感器阵列的位置与辐射输入位置解耦。光波导用于将输入的热辐射传输至传感器阵列。这使得传感器阵列能够放置在电子功能的最佳位置和机械约束的最佳位置，与辐射输入位置无关。此外，所述传感器阵列的尺寸不再是显著的限制因素，因为所述传感器阵列可以放置在电子设备中任何合适的位置。同时，通过传输多个同时的热辐射信号，提高了温度分布的空间分辨率，提高了总信号的强度。
[0009]在第一方面的一种可能的实现方式中，只要所述光波导接收到所述热辐射，所述
多个热辐射信号持续传输至所述传感器阵列，使得以连续模式进行热辐射检测。
[0010]在第一方面的另一种可能的实现方式中，所述设备用于检测具有红外光谱和/或可见光谱内的波长的热辐射，从而允许各种可能的用途。
[0011]在第一方面的另一种可能的实现方式中，所述波长在中红外光谱中，优选在5
‑
14μm之间，允许使用最常见的温度检测模式。
[0012]在第一方面的另一种可能的实现方式中，所述传感器阵列的表面积至少与所述光波导的对应面积相同。这使得所述传感器阵列具有必要的尺寸，同时使得较小的光波导例如通过电子设备中的小间隙延伸。
[0013]在第一方面的另一种可能的实现方式中，每个传感器元件为半导体元件，优选地，为热电堆温度传感器或辐射式测量计中的一种。
[0014]在第一方面的另一种可能的实现方式中，所述光波导的光损耗小于20dB/cm，优选小于10dB/cm，有利于尽可能正确地温度测量。
[0015]在第一方面的另一种可能的实现方式中，所述光波导包括至少一捆单芯光纤，使得非常小的单个光纤尽可能在电子设备中延伸。
[0016]在第一方面的另一种可能的实现方式中，所述光波导包括至少一根多芯光纤，使得光波导具有小直径。
[0017]在第一方面的另一种可能的实现方式中，所述多芯光纤的每个芯被包层包围，所述芯具有比所述包层更高的折射率。这有利于辐射信号的有效传输。
[0018]在第一方面的另一种可能的实现方式中，所述光波导包括AgBr、AgBrCl、Si、Ge、ZnSe或ZnS中的至少一种。
[0019]在第一方面的另一种可能的实现方式中，所述多芯光纤包括多个AgBr芯和AgBrCl包层。
[0020]在第一方面的另一种可能的实现方式中，所述多芯光纤的每个芯或者所述一捆单芯光纤的每个芯可操作地连接到一个传感器元件，每个芯用于向一个传感器元件传输一个热辐射信号。同时，通过向多个传感器单元传输多个信号，提高了温度分布的空间分辨率，提高了总信号的强度。
[0021]在第一方面的另一种可能的实现方式中，所述多芯光纤的芯设置在所述辐射输入端上的第一二维图案和所述辐射输出端上的第二二维图案内，使得可以以各种方式执行所述光波导和所述传感器阵列之间的接口。
[0022]在第一方面的另一种可能的实现方式中，所述辐射输出端设置成至少部分包围所述传感器阵列，所述第二二维图案被划分为第一子图案和第二子图案，所述第一子图案叠加在所述传感器阵列的第一侧，所述第二子图案叠加在所述传感器阵列的相对的第二侧。这样可以降低所述设备的高度，并使其配置更加灵活，因为传感器元件可以堆叠配置等方式设置。
[0023]在第一方面的另一种可能的实现方式中，所述第一二维图案和/或所述第二二维图案为矩形和圆形芯图案之一，和/或所述第一子图案和所述第二子图案为二维矩形或圆形芯图案和一维线性图案之一。
[0024]在第一方面的另一种可能的实现方式中，所述光波导的所述辐射输入端和所述辐射输出端中的至少一个包括反射表面，所述反射表面的主平面以第一角度延伸至所述光波
导的主热辐射路径，所述反射表面用于在所述光波导内将所述热辐射路径折弯第二角度。通过折弯所述热辐射路径，所述设备可以被制成具有非常小的高度和/或其它部件可以操控。
[0025]在第一方面的另一种可能的实现方式中，所述第一角度为35
°‑
55
°
，优选45
°
，和/或所述第二角度为80
°‑
100
°
，优选90
°
。
[0026]在第一方面的另一种可能的实现方式中，所述反射表面包括抛光表面和反射涂层中的至少一种。
[0027]在第一方面的另一种可能的实现方式中，所述反射涂层为金属涂层，例如金和铝。
[0028]在第一方面的另一种可能的实现方式中，所述热辐射检测设备还包括设置在所述光波导的所述辐射输入端和/或本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种热辐射检测设备(1)，其特征在于，所述设备包括：传感器阵列(2)，包括多个传感器元件(3)；以及光波导(4)，具有辐射输入端(5)和辐射输出端(6)；所述辐射输入端(5)用于接收热辐射；所述辐射输出端(6)可操作地连接至所述传感器阵列(2)，其中，所述光波导(4)用于将接收到的所述热辐射作为多个同时热辐射信号进行传输，所述设备用于检测具有红外光谱和/或可见光谱内的波长的热辐射。2.根据权利要求1所述的热辐射检测设备(1)，其特征在于，每个传感器元件(3)为热电堆温度传感器或辐射式测量计中的一种。3.根据前述权利要求中任一项所述的热辐射检测设备(1)，其特征在于，所述光波导(4)包括至少一捆单芯光纤。4.根据权利要求1至3中任一项所述的热辐射检测设备(1)，其特征在于，所述光波导(4)包括至少一根多芯光纤。5.根据权利要求4所述的热辐射检测设备(1)，其特征在于，所述光波导(4)的所述多芯光纤的每个芯(7)或所述光波导(4)的所述一捆单芯光纤的每个芯(7)可操作地连接至一个传感器元件(3)，每个芯(7)用于向一个传感器元件(3)传输一个热辐射信号。6.根据权利要求5所述的热辐射检测设备(1)，其特征在于，所述光波导(4)的所述多芯光纤的所述芯(7)设置在所述辐射输入端(5)的第一二维图案(P1)和所述辐射输出端(6)的第二二维图案(P2)中。7.根据权利要求6所述的热辐射检测设备(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：托尔斯滕，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：