一种自动调节的精准微区定位光加热装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于光加热技术领域，公开了一种自动调节的精准微区定位光加热装置，包括光加热探针、光路模块和温度调节模块，所述光加热探针与光路模块进行光路连接；所述光加热探针包括探针本体，所述探针本体的前端为锥形加热区，在探针本体内封装有红外光纤，所述红外光纤的前端为红外辐射加热端，其中红外辐射加热端位于锥形加热区内，且在红外光纤前端的纤芯内刻有用于进行温度监测的光纤光栅，红外光纤的末端设有光纤连接器；本装置具有红外光加热和光纤传感的双重优点，解决了传统加热方式存在的加热面积过大、加热速度不可控、使用不方便、无法实时监测温度等缺陷，具有良好的长期稳定性和耐久性，非常适合对生物组织进行精准微区定位的加热。微区定位的加热。微区定位的加热。

【技术实现步骤摘要】
一种自动调节的精准微区定位光加热装置


[0001]本专利技术属于光加热
，特别涉及一种自动调节的精准微区定位光加热装置。

技术介绍

[0002]对微区域实施精准可控的定点加热一直是许多领域研究的重点，如医疗针灸、生物组织探测、材料相变测量等。在临床针灸过程中对诊疗针的加热方式常采用点燃施灸的方法对穴位进行加热，这种热传导的加热方式存在加热速度慢，温度不可控，患者皮肤灼热感强烈等问题。在生物组织探测中常采用电加热的方式，电加热通过电阻丝进行加热，加热面积不可控，不利于研究人员的拿取和微生物组织的检测。传统的材料相变研究主要通过加热炉对材料进行加热，由于不同材料的组成成分不同，熔点各不相同，加热面积过大会导致不同材料的组分相互干扰，对测量结果的准确性造成影响。
[0003]在对目标对象进行加热分析的过程中，加热温度的稳定性是保证实验结果准确的必要保障，任何微小的温度变化都会造成测量误差，影响测量结果的准确性。因此，在加热过程中需要对温度的变化进行实时监测，调节加热温度的大小来降低温度误差对检测结果的影响。
[0004]因此，提供一种结构简单、加热区域精准、加热温度可调节、使用方便的加热装置对各个领域研究微区域目标的状态变化具有重要意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术目的是为解决以上传统加热方式存在的加热面积过大、加热速度不可控、使用不方便、无法实时监测温度等缺陷，更好的满足不同研究领域的需求；为达到上述目的所采取的技术方案是：一种自动调节的精准微区定位光加热装置，包括光加热探针、光路模块和温度调节模块，所述光加热探针与光路模块进行光路连接；所述光加热探针包括探针本体，所述探针本体的前端为锥形加热区，在探针本体内封装有红外光纤，所述红外光纤的前端为红外辐射加热端，其中红外辐射加热端位于锥形加热区内，且在红外光纤前端的纤芯内刻有用于进行温度监测的光纤光栅，红外光纤的末端设有光纤连接器；所述光路模块包括红外光源、光纤环形器和光纤解调仪，其中光纤环形器设有光输入端口、光输出端口和光返回端口，所述红外光源与光输入端口连接，红外光纤末端通过光纤连接器与光输出端口连接，光纤解调仪与光返回端口连接；所述红外光源和光纤解调仪均与温度调节模块信号连接，温度调节模块通过监测光纤调节仪的温度信号对红外光源进行输出功率的调节进而实现对锥形加热区温度的闭环控制。
[0006]优选的，在红外光纤内设有两根纤芯，在其中一根纤芯的前端内刻有用于进行温度监测的光纤光栅。
[0007]优选的，在红外光纤内至少设有三根纤芯，在其中一根纤芯的前端内刻有用于进行温度监测的光纤光栅。
[0008]优选的，在探针本体内至少包裹有两根裸光纤，所述裸光纤的前端为红外辐射加热端，其中一根裸光纤用于红外光传输或者用于非红外光传输均可，且在该裸光纤前端的纤芯内刻有用于进行温度监测的光纤光栅；其余裸光纤均用于红外光传输，所述各个裸光纤末端通过光耦合器与光纤连接器进行光连接。
[0009]优选的，当裸光纤为三根以上时，刻有光纤光栅的裸光纤位于中心位置，其余裸光纤绕该裸光纤周向均布或与该裸光纤并排呈带状分布。
[0010]优选的，所述红外辐射加热端部分伸出锥形加热区。
[0011]优选的，所述红外光源为激光器，光纤解调仪带有一个波长范围在C波段的光源。
[0012]优选的，所述红外光源为宽带红外光源，光纤光栅的波带位于宽带红外光源的范围之内。
[0013]优选的，在探针本体外设有金属套管，金属套管的前端为尖端且与红外光纤的类型相匹配。
[0014]优选的，所述温度调节模块包括比较电路、反馈单元和驱动电路，光纤解调仪的输出端与比较电路、反馈单元、驱动电路依次相连，驱动电路的输出端口与红外光源的控制输入端相连，从而通过监测光纤解调仪的温度信号对红外光源进行输出功率的调节进而实现对锥形加热区温度的闭环控制。
[0015]本专利技术所具有的有益效果为：（1）首先本装置属于红外光加热和光纤传感的综合技术应用，具有红外光加热和光纤传感的双重优点，对于红外光加热来说：红外光加热的速度快，具有一定的穿透性，红外加热还有选择性，即电磁波谱的红外谱段用来加热的范围可以被分为短波，中波和长波；不同的材料的红外吸收的波段不同，加热效率也不同；不同波长的红外线的穿透能力也有区别，所以可以根据待加热的生物组织特性进行更加细化地选择红外线的参数，以达到最优化的加热效果。对于光纤光栅温度传感来说：光加热探针整体质量轻、体积小、灵敏度高、耐腐蚀、抗电磁干扰，安全可靠，而且无需电源驱动，具有良好的长期稳定性和耐久性；因此非常适合对生物组织进行精准微区定位的加热。
[0016]（2）光加热探针只利用了一根红外光纤即可实现加热和温度传感的集成一体化设计，大大降低了装置结构的复杂性，提高了工作性能的同时还降低了成本。
[0017]（3）光路模块和温度调节模块的相互配合作用，实现了锥形加热区加热温度和温度实时监测的动态平衡自动化快速调整，具有良好的工作稳定性。
[0018]（4）光加热探针内的红外光纤进一步采用为双芯、多芯结构的光纤，让其中一根纤芯集中进行温度传感的同时另外纤芯进行增强热辐射加热，从而能够进一步有效实现对生物组织微区的快速加热并提高加热效率。
[0019]（5）在探针本体内包裹有两根或者多根裸光纤，本该结构的各个裸光纤互相独立工作，无相互干扰影响，红外加热和温度传感相互影响较小，光纤光栅温度传感精度更高，从而进一步提高加热控制的精确化控制。
[0020]（6）当探针本体内为多根裸光纤时，可以根据加热面积特点以及特殊加热需要，对多根裸光纤进行不同的布局，例如将其余裸光纤绕刻有光纤光栅的裸光纤周向均布而形成面域集中加热，或者多根裸光纤呈三角形分布而形成三角形集中加热，亦或者与刻有光纤
光栅的裸光纤并排呈带状分布而形成线性集中加热。
附图说明
[0021]图1为本专利技术的结构示意图；图2为具体实施例1中光加热探针的结构示意图；图3为图2中沿A
‑
A剖视图；图4为具体实施例2中光加热探针的结构示意图之一；图5为图4中沿B
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B剖视图；图6为具体实施例2中光加热探针的结构示意图之二；图7为图6中沿C
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C剖视图；图8为具体实施例3中光加热探针的横截面结构示意图之一；图9为具体实施例3中光加热探针的横截面结构示意图之二。
具体实施方式
[0022]下面结合附图对本专利技术进一步描述。
[0023]所谓的裸光纤一般分为三层：纤芯、包层和涂覆层。纤芯和包层是由不同折射率的玻璃组成，中心为高折射率玻璃纤芯(掺锗二氧化硅)，中间为低折射率硅玻璃包层(纯二氧化硅)。光以一特定的入射角度射入光纤，在光纤和包层间发生全发射（由于包层的折射率稍低于纤芯），从而可以在光纤中传播。涂覆层的主要作用是保护光纤不受外界的损伤，同时又增加光纤的柔韧性。正如前面所述，纤芯和包层都是玻璃材质，不能弯曲易碎，涂覆层的使用则起到保护并延长光纤本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自动调节的精准微区定位光加热装置，其特征在于，包括光加热探针、光路模块和温度调节模块，所述光加热探针与光路模块进行光路连接；所述光加热探针包括探针本体，所述探针本体的前端为锥形加热区，在探针本体内封装有红外光纤，所述红外光纤的前端为红外辐射加热端，其中红外辐射加热端位于锥形加热区内，且在红外光纤前端的纤芯内刻有用于进行温度监测的光纤光栅，红外光纤的末端设有光纤连接器；所述光路模块包括红外光源、光纤环形器和光纤解调仪，其中光纤环形器设有光输入端口、光输出端口和光返回端口，所述红外光源与光输入端口连接，红外光纤末端通过光纤连接器与光输出端口连接，光纤解调仪与光返回端口连接；所述红外光源和光纤解调仪均与温度调节模块信号连接，温度调节模块通过监测光纤调节仪的温度信号对红外光源进行输出功率的调节进而实现对锥形加热区温度的闭环控制。2.根据权利要求1所述的自动调节的精准微区定位光加热装置，其特征在于，在红外光纤内设有两根纤芯，在其中一根纤芯的前端内刻有用于进行温度监测的光纤光栅。3.根据权利要求1所述的自动调节的精准微区定位光加热装置，其特征在于，在红外光纤内至少设有三根纤芯，在其中一根纤芯的前端内刻有用于进行温度监测的光纤光栅。4.根据权利要求1所述的自动调节的精准微区定位光加热装置，其特征在于，在探针本体内至少包裹有两根裸光纤，所述裸光纤的前端为红外辐射加热端，其中一根裸光纤用于红外光传输或者用于非红外光传输均可...

【专利技术属性】
技术研发人员：于栋友，卜泽华，赵春柳，
申请(专利权)人：鞍山峰澜科技有限公司，
类型：发明
国别省市：