本发明专利技术提供一种基于微纳波导的温度探测装置，包括用于吸收外部热量并进行热传递的吸热层、设置于吸热层上侧并能够吸收吸热层所传递热量后内部发生热膨胀的传热变形层、设置于传热变形层上侧并与吸热层的底面相平行布置的微纳结构波导以及包覆微纳结构波导并与传热变形层结合在一起的导热保护层；微纳结构波导包括呈线性阵列分布并能够在传热变形层吸收热量后内部发生热膨胀时可产生波导周期变化的光栅波导以及与光栅波导相垂直布置的直波导。本发明专利技术具有结构简单、体积小、使用方便、探测灵敏度高的优点，在温度探测领域具有良好的应用前景。的应用前景。的应用前景。
【技术实现步骤摘要】
基于微纳波导的温度探测装置
[0001]本专利技术涉及温度探测
，尤其涉及一种基于微纳波导的温度探测装置。
技术介绍
[0002]温度探测器是利用热敏方式来检测环境温度进行报警的探测器，用于检测被测物体和环境的温度，当超出或低于标准值时发出报警。
[0003]火灾时物质的燃烧产生大量的热量，使周围温度发生变化。温度探测器是对警戒范围中某一点或某一线路周围温度变化时响应的火灾探测器。它是将温度的变化转换为电信号以达到报警目的。根据监测温度参数的不同，一般用于工业和民用建筑中的温度探测器有定温式、差温式、差定温式等几种。
[0004](1)定温式探测器。定温式探测器是在规定时间内，火灾引起的温度上升超过某个定值时启动报警的火灾探测器。它有线型和点型两种结构。其中线型是当局部环境温度上升达到规定值时，可熔绝缘物熔化使两导线短路，从而产生火灾报警信号。点型定温式探测器利用双金属片、易熔金属、热电偶热敏半导体电阻等元件，在规定的温度值上产生火灾报警信号。
[0005](2)差温式探测器。差温式探测器是在规定时间内，火灾引起的温度上升速率超过某个规定值时启动报警的火灾探测器。它也有线型和点型两种结构。线型差温式探测器是根据广泛的热效应而动作的，点型差温式探测器是根据局部的热效应而动作的，主要感温器件是空气膜盒、热敏半导体电阻元件等。
[0006](3)差定温式探测器。差定温式探测器结合了定温和差温两种作用原理并将两种探测器结构组合在一起。差定温式探测器一般多是膜盒式或热敏半导体电阻式等点型组合式探测器。
[0007]现有温度探测器的工作原理多为利用热敏电阻感知温度变化，还需要设计电路连接热敏电阻或热敏元件，所以结构较为复杂，体积较大。
技术实现思路
[0008]为解决上述问题，本专利技术提出一种基于微纳波导的温度探测装置，包括用于吸收外部热量并进行热传递的吸热层、设置于所述吸热层上侧并能够吸收所述吸热层所传递热量后内部发生热膨胀的传热变形层、设置于所述传热变形层上侧并与所述吸热层的底面相平行布置的微纳结构波导以及包覆所述微纳结构波导并与所述传热变形层结合在一起的导热保护层；
[0009]所述微纳结构波导包括呈线性阵列分布并能够在所述传热变形层吸收热量后内部发生热膨胀时可产生波导周期变化的光栅波导以及与所述光栅波导相垂直布置的直波导；所述光栅波导的一端为光信号输入端，另一端为反射端，所述直波导垂直设置在靠近所述光栅波导的所述光信号输入端的栅区附近，所述直波导远离所述光栅波导的一端为信号输出端。
[0010]在一种可选的实施方式中，所述传热变形层包括均匀间隔设置在所述吸热层上侧的多个热膨胀块以及包覆所述热膨胀块并与所述吸热层结合在一起的柔性层，所述光栅波导和所述直波导均设置在所述柔性层的上侧，所述直波导靠近所述光栅波导的一端与所述光栅波导保留有间隙。
[0011]在一种可选的实施方式中，所述热膨胀块位于所述光栅波导的栅格间隙的正下方，所述光栅波导每隔一个栅格间隙对应设置一个位于栅格间隙正下方的所述热膨胀块。
[0012]在一种可选的实施方式中，所述热膨胀块的方形条状块。
[0013]在一种可选的实施方式中，所述热膨胀块为贴近所述吸热层的接触面大而靠近所述光栅波导一侧的接触面小的块状结构。
[0014]在一种可选的实施方式中，所述热膨胀块的材料选自高膨胀合金Cu60Zn40、FeNi22Cr3，FeNi20Mn6、FeNi13Mn7和Mn72Cr18Ni10合金中的任意一种。
[0015]在一种可选的实施方式中，所述吸热层的材料为黑铬镀层。
[0016]在一种可选的实施方式中，所述直波导与光栅波导之间的间隙距离小于200纳米，所述光栅波导的反射端的宽度大于所述光栅波导的宽度。
[0017]在一种可选的实施方式中，所述光栅波导和所述直波导均为硅材料。
[0018]在一种可选的实施方式中，所述柔性层的材料为聚酰亚胺，所述导热保护层的材料为聚二甲基硅氧烷PDMS材料。
[0019]本专利技术的有益效果：本专利技术提供了一种基于微纳波导的温度探测装置，包括用于吸收外部热量并进行热传递的吸热层、设置于吸热层上侧并能够吸收吸热层所传递热量后内部发生热膨胀的传热变形层、设置于传热变形层上侧并与吸热层的底面相平行布置的微纳结构波导以及包覆微纳结构波导并与传热变形层结合在一起的导热保护层，本专利技术在使用时通过吸热层吸收环境中的热量并将热量传递给传热变形层，传热变形层吸收热量后内部发生热膨胀而体积变大，从而受到挤压的传热变形层向上顶起，传热变形层上侧的微纳结构波导能够较为灵敏地捕获到由于传热变形层发生热膨胀时带到的微小形变，使得光栅波导的周期大小发生变化，改变了栅区的中心波长，会导致在相同波段下的光信号的透射率发生显著变化，从而通过观察直波导的端口输出信号透射率的变化来探测待测环境温度，为探测温度提供了一种新的手段。本专利技术具有结构简单、体积小、使用方便、探测灵敏度高的优点，在温度探测领域具有良好的应用前景。
[0020]以下将结合附图对本专利技术做进一步详细说明。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0022]图1为本专利技术一实施例提供的基于微纳波导的温度探测装置的示意图；
[0023]图2是本专利技术一实施例提供的基于微纳波导的温度探测装置的正视示意图；
[0024]图3是本专利技术又一实施例提供的基于微纳波导的温度探测装置的示意图；
[0025]图4是本专利技术又一实施例提供的基于微纳波导的温度探测装置的示意图；
[0026]图5是本专利技术又一实施例提供的基于微纳波导的温度探测装置的正视示意图；
[0027]图6是本专利技术再一实施例提供的基于微纳波导的温度探测装置的正视示意图。
[0028]图中：1、吸热层；2、传热变形层；201、热膨胀块；202、柔性层；3、微纳结构波导；301、光栅波导；302、直波导；303、光信号输入端；304、反射端；4、保护层。
具体实施方式
[0029]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，也属于本专利技术保护的范围。
[0030]实施例1
[0031]本专利技术实施例提供了一种基于微纳波导的温度探测装置，如图1和图2所示，图1为本专利技术一实施例提供的基于微纳波导的温度探测装置的示意图；图2是本专利技术一实施例提供的基于微纳波导的温度探测装置的正视示意图，该基于微纳波导的温度探测装置，包括用于吸收本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于微纳波导的温度探测装置，其特征在于，包括用于吸收外部热量并进行热传递的吸热层(1)、设置于所述吸热层(1)上侧并能够吸收所述吸热层(1)所传递热量后内部发生热膨胀的传热变形层(2)、设置于所述传热变形层(2)上侧并与所述吸热层(1)的底面相平行布置的微纳结构波导(3)以及包覆所述微纳结构波导(3)并与所述传热变形层(2)结合在一起的导热保护层(4)；所述微纳结构波导(3)包括呈线性阵列分布并能够在所述传热变形层(2)吸收热量后内部发生热膨胀时可产生波导周期变化的光栅波导(301)以及与所述光栅波导(301)相垂直布置的直波导(302)；所述光栅波导(301)的一端为光信号输入端(303)，另一端为反射端(304)，所述直波导(302)垂直设置在靠近所述光栅波导(301)的所述光信号输入端(303)的栅区附近，所述直波导(302)远离所述光栅波导(301)的一端为信号输出端。2.根据权利要求1所述的基于微纳波导的温度探测装置，其特征在于，所述传热变形层(2)包括均匀间隔设置在所述吸热层(1)上侧的多个热膨胀块(201)以及包覆所述热膨胀块(201)并与所述吸热层(1)结合在一起的柔性层(202)，所述光栅波导(301)和所述直波导(302)均设置在所述柔性层(202)的上侧，所述直波导(302)靠近所述光栅波导(301)的一端与所述光栅波导(301)保留有间隙。3.根据权利要求2所述的基于微纳波导的温度探测装置，其特征在于，所述热膨胀块(201)位于所述光栅波导(30...
【专利技术属性】
技术研发人员：王勇凯，刘子铭，董军，雷娟娟，朱礼鹏，韩庆艳，
申请(专利权)人：西安邮电大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。