本发明专利技术提供一种非接触式信息传输装置及方法，所述装置包括信息载体和通信接口；信息载体为可编程的信息载体，信息载体由一个或多个珀尔帖元件构成；通信接口由一个或多个热电温度传感器构成；热电温度传感器的数量与珀尔帖元件的数量一一对应，并且热电温度传感器的排列方式与珀尔帖元件的排列方式一一对应；信息载体中的各个珀尔帖元件分别用于承载传输的信息编码；各个热电温度传感器能够接收各个珀尔帖元件热场激发的温度变化转换为电压信号，从而将各个珀尔帖元件的承载的信息编码进行非接触传输；本发明专利技术提供的方案，具有抗干扰能力强，信号可信度高等优势，既有利于防止细菌感染或病毒传播，也有效规避因物理接触带来的信息泄露问题。的信息泄露问题。的信息泄露问题。
【技术实现步骤摘要】
一种非接触式信息传输装置及方法
[0001]本专利技术属于非接触式信息传输
，具体涉及一种非接触式信息传输装置及方法。
技术介绍
[0002]人工智能、增强现实和软机器人技术的蓬勃发展推动了对柔性可穿戴传感器的需求，这些传感器不仅可以感知外部环境刺激，还可以作为通信接口，在人机互动中提取、解码和传输信息。作为智能电子设备，传感器可以在压阻式、压电式、摩擦电式等传感机制的基础上将应用的外部刺激转换为可检测的电信号。特别是通过给电信号的变化赋予特定的意义，可以通过用传感器检测定制的外部刺激来实现加密信息的读取，例如：莫尔斯码可以通过用手指规律性按压传感器来发送；在信息爆炸的时代，人们对人机互动过程中信息传输的安全性提出了更严格的要求；非接触式信息传输技术可以通过消除信息载体(定制的刺激源)和传感设备之间的物理接触，有效地避免信息泄露的风险，因此吸引了科研人员的关注。
[0003]现有的传感器用于非接触式信息传输的常见方法是利用不可见的环境刺激(如温度，磁场，湿度)来诱导传感器的物理参数(如电阻，电容)的变化；然而，在面对复杂的应用场景时，如来自不相关物体的干扰，同时存在的多种环境刺激等，这些方法可能会导致信号重叠，并降低所获信息的准确性；到目前为止，使用可穿戴传感设备对加密信息进行可靠的非接触式提取和传输，以实现高效的人机界面，仍然是一个重大挑战。
[0004]精心选择的传感机制和刺激源是解决上述问题的核心；塞贝克效应，即由温差引起的热电电压的产生，是热电领域内的一个重要现象；实际上，除了直接接触之外，不可见的热辐射也会引起温度变化，从而改变热电材料的输出电压；值得注意的是：产生的热电电压原则上取决于活性材料的固有的塞贝克系数和设备两端的温差，而其他物理刺激，如压力，对其影响不大，这对于避免输出信号的重叠和提高衍生信息的可信度是有利的；尽管热辐射和塞贝克效应的结合为非接触式信息传输提供了一个新的平台，但其可行性却很少被探索到。
[0005]基于上述信息传输技术中存在的技术问题，尚未有相关的解决方案；因此迫切需要寻求有效方案以解决上述问题。
技术实现思路
[0006]本专利技术的目的是针对上述技术中存在的不足之处，提出一种非接触式信息传输装置及方法，旨在解决现有非接触式信息传输技术存在的输出信号重叠、所获信息可信度低等问题之一。
[0007]本专利技术提供一种非接触式信息传输装置，所述装置包括信息载体和通信接口；信息载体为可编程的信息载体，信息载体由一个或多个珀尔帖元件构成；通信接口由一个或多个热电温度传感器构成；热电温度传感器的数量与珀尔帖元件的数量一一对应，并且热
电温度传感器的排列方式与珀尔帖元件的排列方式一一对应；信息载体中的各个珀尔帖元件分别用于承载传输的信息编码；热电温度传感器能够在非接触的条件下根据热电温度传感器两端的温度变化产生热电电压；各个热电温度传感器能够接收各个珀尔帖元件热场激发的温度变化转换为电压信号，从而将各个珀尔帖元件的承载的信息编码进行非接触传输。
[0008]进一步地，通信接口中，热电温度传感器通过热源辐射引起的电压变化差异(ΔV)定义为1，热电温度传感器通过无辐射引起的电压变化差异(ΔV)定义为0，热电温度传感器通过冷源辐射引起的电压变化差异(ΔV)定义为
‑
1，三种电压变化差异构筑三元信息编码系统。
[0009]进一步地，珀尔帖元件的数量为十六个，十六个珀尔帖元件的排列方式为4
×
4矩阵；热电温度传感器的数量为十六个，十六个热电温度传感器的排列方式为4
×
4矩阵，从而与4
×
4矩阵的十六个珀尔帖元件一一对应；珀尔帖元件通过粘接剂粘接在铝板上；热电温度传感器温度分辨率达0.02K。
[0010]进一步地，热电温度传感器的主体分别为CNT、PEDOT:PSS以及羧甲基纤维素构成的气凝胶；热电温度传感器的制备方法包括以下步骤：
[0011]S1：将CNT、PEDOT:PSS以及羧甲基纤维素水溶液混合后，在室温下搅拌26至34分钟并用探针超声波处理10至20分钟以得到均匀的分散液；
[0012]S2：将S1步骤中得到的分散液注入由阶梯状PDMS腔体和铜桥组成的自制模具中，并使铜桥的一端浸入液氮中，铜桥的另一端浸入冰水混合物中以实现双向冷冻；
[0013]S3：待分散液完全冻结后，将得到的冷冻物放入冻干机进行冷冻干燥以制备由CNT、PEDOT:PSS以及羧甲基纤维素组成的气凝胶；
[0014]S4：在S3步骤中得到的气凝胶的相对的两个表面粘贴图案化铜箔电极，从而制备形成热电温度传感器。
[0015]进一步地，S3中，冻干机的温度设置为
‑
70℃至
‑
65℃，压强设置为0.18至0.21Pa，制备时间为46h至50h。
[0016]进一步地，CNT为单壁碳纳米管，单壁碳纳米管的长度5
‑
30μm，单壁碳纳米管的直径小于2nm。
[0017]进一步地，PEDOT:PSS电导率不低于1000S/cm。
[0018]进一步地，羧甲基纤维素相对分子量不低于250000。
[0019]进一步地，S3步骤中，在气凝胶内，CNT、PEDOT:PSS以及羧甲基纤维素的质量比为3:1:6。
[0020]进一步地，气凝胶为层状排列结构，并且层与层之间存在层间连接结构；热电温度传感器的图案化铜箔电极所在的相对的两个表面垂直于气凝胶的层状排列结构。
[0021]相应地，本专利技术还提供一种非接触式信息传输方法，所述传输方法包括以下步骤：
[0022]S10：通过独立的编码机制对需要传输的信息进行编码；
[0023]S20：根据S10步骤中的具体的编码，对信息载体中每一个珀尔帖元件的终端电压的大小与极性进行设置，再将需要传输的信息编码设置在珀尔帖元件阵列产生的热场中；
[0024]S30：使用通信接口扫描S20中的信息载体，过程中记录通信接口中每一个热电温度传感器的输出电压的信号变化；
[0025]S40：对S30中得到的一系列电压信号进行解码以提取初始被传递的信息。
[0026]进一步地，信息载体由一个或多个珀尔帖元件构成；通信接口由一个或多个热电温度传感器构成；热电温度传感器的数量与珀尔帖元件的数量一一对应，并且热电温度传感器的排列方式与珀尔帖元件的排列方式一一对应。
[0027]进一步地，将热电温度传感器通过热源辐射引起的电压变化差异(ΔV)定义为1，将热电温度传感器通过无辐射引起的电压变化差异(ΔV)定义为0，将热电温度传感器通过冷源辐射引起的电压变化差异(ΔV)定义为
‑
1，三种电压变化差异构筑三元信息编码；当编码方式为三元编码机制时，通过计算电压稳定前后的输出电压之差，对收到的信号进行解码。
[0028]进一步地，热电温度传感器的主体分别为CNT、PEDOT:PSS以及羧甲基纤维素构成的气凝胶本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种非接触式信息传输装置，其特征在于，所述装置包括信息载体和通信接口；所述信息载体为可编程的信息载体，所述信息载体由一个或多个珀尔帖元件构成；所述通信接口由一个或多个热电温度传感器构成；所述热电温度传感器的数量与所述珀尔帖元件的数量一一对应，并且所述热电温度传感器的排列方式与所述珀尔帖元件的排列方式一一对应；所述信息载体中的各个所述珀尔帖元件分别用于承载传输的信息编码；所述热电温度传感器能够在非接触的条件下根据所述热电温度传感器两端的温度变化产生热电电压；各个所述热电温度传感器能够接收各个所述珀尔帖元件热场激发的温度变化转换为电压信号，从而将各个所述珀尔帖元件的承载的信息编码进行非接触传输。2.根据权利要求1所述的非接触式信息传输装置，其特征在于，所述通信接口中，所述热电温度传感器通过热源辐射引起的电压变化差异(ΔV)定义为1，所述热电温度传感器通过无辐射引起的电压变化差异(ΔV)定义为0，所述热电温度传感器通过冷源辐射引起的电压变化差异(ΔV)定义为
‑
1，三种电压变化差异构筑三元信息编码系统。3.根据权利要求1所述的非接触式信息传输装置，其特征在于，所述珀尔帖元件的数量为十六个，十六个所述珀尔帖元件的排列方式为4
×
4矩阵；所述热电温度传感器的数量为十六个，十六个所述热电温度传感器的排列方式为4
×
4矩阵，从而与4
×
4矩阵的十六个所述珀尔帖元件一一对应；所述珀尔帖元件通过粘接剂粘接在铝板上；所述热电温度传感器温度分辨率达0.02K。4.根据权利要求1所述的非接触式信息传输装置，其特征在于，所述热电温度传感器的主体分别为CNT、PEDOT:PSS以及羧甲基纤维素构成的气凝胶；所述热电温度传感器的制备方法包括以下步骤：S1：将CNT、PEDOT:PSS以及羧甲基纤维素水溶液混合后，在室温下搅拌26至34分钟并用探针超声波处理10至20分钟以得到均匀的分散液；S2：将S1步骤中得到的所述分散液注入由阶梯状PDMS腔体和铜桥组成的自制模具中，并使所述铜桥的一端浸入液氮中，所述铜桥的另一端浸入冰水混合物中以实现双向冷冻；S3：待所述分散液完全冻结后，将得到的冷冻物放入冻干机进行冷冻干燥以制备由CNT、PEDOT:PSS以及羧甲基纤维素组成的气凝胶；S4：在S3步骤中得到的气凝胶的相对的两个表面粘贴图案化铜箔电极，从而制备形成所述热电温度传感器。5.根据权利要求4所述的非接触式信息传输装置，其特征在于，所述S3中，所述冻干机的温度设置为
‑
70℃至
‑
65℃，压强设置为0.18至0.21Pa，制备时间为46h至50h；和/或，所述CNT为单壁碳纳米管，所述单壁碳纳米管的长度5
‑<...
【专利技术属性】
技术研发人员：李晓锋，高福临，闵芃，马倩，于中振，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：
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