基于光纤的感测膜布局制造技术

本申请涉及基于光纤的感测膜布局。根据示例，基于光纤的感测膜可以包括至少一根光纤和基底。至少一根光纤可以集成在基底中。该基于光纤的感测膜可包括基于至少一根光纤的指定几何图案的基于光纤的感测膜布局。基底可以包括厚度和材料特性，该厚度和材料特性被指定以经由至少一根光纤并基于该基于光纤的感测膜布局来确定与设备相关联的热特性和/或机械特性，或者与设备环境相关联的辐射水平。或者与设备环境相关联的辐射水平。或者与设备环境相关联的辐射水平。

【技术实现步骤摘要】
基于光纤的感测膜布局
[0001]优先权
[0002]本申请要求于2021年4月16日提交、标题为“OPTICAL FIBER
‑
BASED SENSING MEMBRANE LAYOUT”的共同转让和共同未决的欧洲专利申请第EP21305505.6号和于2021年4月16日提交、标题为“OPTICAL FIBER
‑
BASED SENSING MEMBRANE”的共同转让和共同未决的欧洲专利申请第EP21305506.4号的优先权，各申请的公开内容特此通过引用被全部并入。
[0003]背景
[0004]光纤可以用于各种行业，诸如通信、医疗、军事、广播等，以传输数据和用于其他相关应用。应用的示例可以包括通过利用光纤来感测温度、机械应变、振动和/或辐射剂量。在这点上，拉曼(Raman)散射、瑞利(Rayleigh)散射和/或布里渊(Brillouin)散射的原理可以被实现，用于温度、机械应变、振动和/或辐射剂量的感测。
[0005]附图简述
[0006]本公开的特征通过下面的图中所示的示例来说明。在下面的图中，相似的数字表示相似的元素，其中：
[0007]图1示出了根据本公开的示例的包括基于光纤的感测膜(optical fiber
‑
based sensing membrane)的电动交通工具；
[0008]图2示出了根据本公开的示例的图1的电动交通工具，其中移除了基于光纤的感测膜；
[0009]图3示出了示出根据本公开的示例的使用中的图1的基于光纤的感测膜的示意图；
[0010]图4示出了示出根据本公开的示例的利用图1的基于光纤的感测膜的嵌入式分布式温度传感器的示意图；
[0011]图5A和图5B分别示出了根据本公开的示例的温度空间分辨率曲线图和空间分辨率的示例；
[0012]图6示出了根据本公开的示例的空间分辨率的进一步细节；
[0013]图7示出了根据本公开的示例的包括具有多层的线圈的基于光纤的感测膜布局；
[0014]图8和图9示出了根据本公开的示例的基于光纤的感测膜布局的另外的示例；
[0015]图10示出了根据本公开的示例的包括滑动环(sliding loop)的基于光纤的感测膜布局；
[0016]图11示出了根据本公开的示例的基于光纤的感测膜布局，其包括嵌入在电池单元插入件(battery cell insert)中的基于光纤的感测膜；
[0017]图12示出了根据本公开的示例的包括串联的环(loops in series)的基于光纤的感测膜布局；
[0018]图13示出了根据本公开的示例的基于光纤的感测膜布局的另外的示例；
[0019]图14示出了根据本公开的示例的基于光纤的感测膜布局，其包括嵌入在电池模制部件(molded part)中的光纤；
[0020]图15至图17示出了根据本公开的示例的动态温度感测测量和相关联的校准；
[0021]图18示出了根据本公开的示例的光纤网格覆盖；和
[0022]图19示出了根据本公开的示例的制造基于光纤的感测膜的方法。
[0023]详细描述
[0024]为了简单和说明性目的，本公开主要通过参考其示例进行描述。在下面的描述中，阐述细节，以便提供对本公开的理解。然而，将明显的是，本公开可以在不限于这些细节的情况下实施。在其他情况下，尚未详细描述一些方法和结构，以免不必要地使本公开模糊。
[0025]在本公开中，术语“一(a)”和“一(an)”旨在表示特定元件中的至少一个。如本文所用，术语“包括(includes)”意味着包括但不限于，术语“包括(including)”意味着包括但不限于。术语“基于”意味着至少部分基于。
[0026]根据本文公开的示例，基于光纤的感测膜可以包括至少一根光纤和柔性基底。至少一根光纤可以集成在柔性基底中。基于光纤的感测膜可以包括基于至少一根光纤的指定几何图案的基于光纤的感测膜布局。柔性基底可以包括厚度和材料特性，厚度和材料特性被指定以经由至少一根光纤并基于该基于光纤的感测膜布局来确定与设备相关联的热特性和/或机械特性。机械特性的示例可以包括应变(strain)、振动和其他这样的特性。该设备可以包括，例如，电动交通工具的电池组，或者任何其他类型的待监测的平坦或弯曲结构。应用可以包括但不限于基于电池的储能电站的监测、核电站的监测以及防御设备的监测。此外，基底可以是柔性的或刚性的。例如，对于感测膜在设备上的表面应用或感测膜在设备中的嵌入式应用，光纤可以嵌入到由刚性基底形成的刚性感测膜中。根据另一示例，对于集成在诸如电池组的设备的模制部件中的光纤，光纤可以嵌入由刚性基底形成的刚性感测膜中。
[0027]对于光纤感测，通常在一些应用中，光纤可以用于监测设备的热和/或机械特性。如本文中使用的设备可以是待监测的任何类型的机器、部件、结构等。例如，对于诸如包括多个(a plurality of)电池单元的电动交通工具电池组的设备，光纤可以用于监测电池组的热和/或机械特性。在这方面，由于与例如每次需要处理设备的独立元件(例如，电池组的电池单元)时铺设、卷绕和/或附接光连接器相关的技术挑战，将光纤直接嵌入设备可能是不可行的。
[0028]为了解决至少上述技术挑战，本文公开的基于光纤的感测膜可以包括集成在柔性基底中的至少一根光纤，并且包括基于至少一根光纤的指定几何图案的基于光纤的感测膜布局。根据本文公开的示例，基于光纤的感测膜可以利用例如聚酰亚胺柔性体(flex)或其他此类材料。在这方面，基于光纤的感测膜还可以容纳诸如电气轨道(electrical track)、传感器和光连接器的部件，以减少与基于光纤的感测膜的使用相关联的电气配线(electrical harness)。
[0029]根据本文公开的示例，基于光纤的感测膜布局可以包括各种类型的布局。例如，布局可以包括单根或多根光纤、对光纤的单端或双端接入、具有多层的线圈、滑动环、嵌入在电池单元插入件中的基于光纤的感测膜、串联的环、嵌入在电池模制部件中的光纤以及其他类型的布局。
[0030]根据本文公开的示例，基于光纤的感测膜布局可以包括光纤环以补偿空间分辨率。替代地或附加地，基于光纤的感测膜布局可以包括路径折叠(path folding)或部分路径折叠以补偿光纤损耗。例如，可以通过多芯光纤和环回(loopback)光学元件来实现完全且完美的路径折叠，该多芯光纤和环回光学元件在询问器(interrogator)的远端处串联连
接两个芯。路径折叠技术可以提供拉曼分布式温度传感器的使用，该传感器是单端的、使用单源和反斯托克斯(Anti
‑
Stokes)功率信息。这种光学引擎构造可以利用一个激光器、一个光电二极管和一个三端口多路复用器。基于路径折叠技术的实现，该光学构造可以区分损耗变化与温度变化。
[0031]根据本文公开的示例，基于光纤的感测膜可以感测与设备相关联本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于光纤的感测膜，包括：至少一根光纤；和基底，其中所述至少一根光纤集成在所述基底中，所述基于光纤的感测膜包括基于所述至少一根光纤的指定几何图案的基于光纤的感测膜布局，所述基底包括厚度和材料特性，以及所述厚度和材料特性被指定成经由所述至少一根光纤并基于所述基于光纤的感测膜布局来确定与设备相关联的热特性或机械特性中的至少一个或与设备环境相关联的辐射水平。2.根据权利要求1所述的基于光纤的感测膜，其中，所述设备包括电动交通工具的电池组。3.根据权利要求1所述的基于光纤的感测膜，其中，所述机械特性包括应变或振动中的至少一种。4.根据权利要求1所述的基于光纤的感测膜，其中，所述基于光纤的感测膜布局包括二维(2D)布局，以匹配所述设备的对应2D监测区域布局。5.根据权利要求1所述的基于光纤的感测膜，其中，所述基于光纤的感测膜布局包括三维(3D)布局，以匹配所述设备的对应3D监测区域布局。6.根据权利要求1所述的基于光纤的感测膜，其中，所述基底包括聚酰亚胺。7.根据权利要求1所述的基于光纤的感测膜，其中，所述至少一根光纤和所述基底包括在大约200g/m2至500g/m2之间的组合重量。8.根据权利要求1所述的基于光纤的感测膜，其中，所述至少一根光纤和所述基底包括小于约0.5mm的组合厚度。9.根据权利要求1所述的基于光纤的感测膜，其中，所述至少一根光纤的指定几何图案包括圆形几何图案。10.根据权利要求1所述的基于光纤的感测膜，其中，所述至少一根光纤的指定几何图案包括螺旋几何图案。11.根据权利要求1所述的基于光纤的感测膜，其中，所述至少一根光纤的指...

【专利技术属性】
技术研发人员：本杰明，
申请(专利权)人：唯亚威通讯技术有限公司，
类型：发明
国别省市：