一种基于光纤的温度传感器的制作方法

本实用新型涉及光学及传感技术领域，具体涉及一种基于光纤的温度传感器。

背景技术：

随着5G时代的到来，人工智能和物联网逐渐渗透到我们的日常生活。而电池技术的发展，助推人工智能和物联网能够应用在多场景，摆脱对固定电源的依赖，同时能满足现代人对清洁能源的诉求，保护我们赖以生存的环境。电池的应用在我们日常生活随处可见，例如智能手机、电动汽车、电动公交、电动机器人等，随之而来的电池安全越来越受到了人们的重视和关注。除电池材料及生产工艺外，电池管理系统也是电池技术的重要组成部分。该系统是保证电池组正常工作的重要环节，其主要任务是为使用人员提供准确实时的电池状态信息，保证电池组在安全区间内工作，同时在电池工作状态发生异常时进行相应干预，提前排除安全隐患，进而延长电池使用寿命。传感器是电池管理系统的眼睛，而温度传感器能实现对电池的表面温度监测。

现有的电池温度传感器通常用热敏电阻和红外温度传感器。热敏电阻的典型特点是对温度敏感，不同的温度下表现出不同的电阻值；红外温度传感器是利用红外辐射热效应，使监测原件接受红外辐射后温度升高，进而使传感器中依赖于温度的性能发生变化。两种测量方法均有缺陷，不能完全满足实时精确监测电池表面温度的要求。对于热敏电阻，热平衡时若电池温度持续上升时响应时间较慢，并易受外界电磁噪音的干扰；对于红外温度传感器，虽然温度反应迅速，但测量误差较大、不够精确。因此难以准确将电池表面温度反馈给电池管理系统，以便及时关闭电池充放电回路，防止电池的进一步损坏。

技术实现要素：

有鉴于此，为了解决现有技术中的问题，本实用新型提出一种基于光纤的温度传感器，从而提高温度检测的精确度、反应速度及可靠性。

本实用新型通过以下技术手段解决上述问题：

一种基于光纤的温度传感器包括依次光传导连接的一光源、一折弯光纤器和一光电探测器；所述折弯光纤器由一第一光纤部、一第二光纤部、一光纤U型折弯部、一第三光纤部与一第四光纤部依次组成；所述光源与所述第一光纤部的一端进行光传导连接；所述光电探测器与第四光纤部的一端进行光传导连接；该温度传感器还包括一固定层；所述第二光纤部与第三光纤部并排或呈夹角设置，所述第二光纤部与第三光纤部均被固定层固定；所述光纤U型折弯部的外表面覆盖有一光反射层。

进一步地，所述光纤U型折弯部的一端与第二光纤部的一端进行光传导连接，所述第二光纤部的另一端与第一光纤部的一端进行光传导连接；所述光纤U型折弯部的另一端与第三光纤部的一端进行光传导连接，所述第三光纤部的另一端与第四光纤部的一端进行光传导连接。

进一步地，所述光源为激光发射器或LED光源。

进一步地，所述光反射层包括热光层和隔湿层；所述热光层设于光纤U型折弯部上；所述隔湿层设于所述热光层的外表面上；所述热光层用于感应外部温度从而改变光的折射率；所述隔湿层用于使热光层与外部环境隔绝。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

本实用新型涉及一种基于光纤的温度传感器，测温范围为-20℃到100℃以上，温度灵敏度高，可应用于电池表面等温度测量领域；

本实用新型通过光强变化测量温度的变化，具有体积小、灵敏度高、测量精准、抗电磁干扰能力强的优点，特别适用于电磁干扰环境下的电动汽车领域，能够实现监测电池的健康状况，能有效消除了传统的热敏电阻和红外温度传感器易受电磁干扰和测量精度不高等缺点。另外，现在的车载电池主要用级联的方式，本实用新型能方便与电池实现级联。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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。

图1是一种基于光纤的温度传感器的结构示意图；

图2是本实用新型的光纤U型折弯部的结构连接示意图；

图3是本实用新型的关于光功率与温度的测试关系图；

附图标记说明：

光源——1；光电探测器——3；第一光纤部——21；第二光纤部——22；光纤U型折弯部——23；第三光纤部——24；第四光纤部——25；固定层——4；光反射层——5；热光层——51；隔湿层——52。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合附图和具体的实施例对本实用新型的技术方案进行详细说明。需要指出的是，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要理解的是，术语“顶部”、“底部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“一组”的含义是两个或两个以上。

实施例

如图1、图2所示，一种基于光纤的温度传感器包括依次光传导连接的一光源1、一折弯光纤器和一光电探测器3；所述折弯光纤器由一第一光纤部21、一第二光纤部22、一光纤U型折弯部23、一第三光纤部24与一第四光纤部25依次组成；所述光源1与所述第一光纤部21的一端进行光传导连接；所述光电探测器3与第四光纤部25的一端进行光传导连接；该温度传感器还包括一固定层4；所述第二光纤部22与第三光纤部24并排或呈夹角设置，所述第二光纤部22与第三光纤部24均被固定层4固定；所述光纤U型折弯部23的外表面覆盖有一光反射层5。

进一步地，所述光纤U型折弯部23的一端与第二光纤部22的一端进行光传导连接，所述第二光纤部22的另一端与第一光纤部21的一端进行光传导连接；所述光纤U型折弯部23的另一端与第三光纤部24的一端进行光传导连接，所述第三光纤部24的另一端与第四光纤部25的一端进行光传导连接。

进一步地，所述光源1为激光发射器或LED光源。

进一步地，所述光反射层5包括热光层51和隔湿层52；所述热光层51设于光纤U型折弯部23上；所述隔湿层52设于所述热光层51的外表面上；所述热光层51用于感应外部温度从而改变光的折射率；所述隔湿层52用于使热光层51与外部环境隔绝。

于本实施例中，具体地，所述光纤U型折弯部23是利用高温火焰或其它方法或技术将光纤弯曲后，并利用折射率小于光纤U型折弯部23的光热材料涂覆到光纤U型折弯部23的弯曲处而形成光反射层5；光纤U型折弯部23的弯曲引起部分反射和部分漏光，温度变化引起对温度敏感的光反射层5的折射率变化，而光反射层5的折射率变化可调节光纤U型折弯部23的漏光率和光电探测器3接收到的光强，从而达到测量温度的目的；所述光源1发射的光经过光纤芯层传到所述光纤U型折弯部23，由于弯曲改变了光的入射角，其中一部分光就会从光纤芯层泄漏出来，在光纤U型折弯部23的包层传播；因光反射层5的折射率在一定范围内随温度线性变化，由于菲涅尔反射，光纤包层反射光会随着折射率改变而改变，从而引起光电探测器3的光强变化，即温度线性变化时，光电探测器3接收到的光强也在线性变化，温度和光电探测器3的光强是一次函数关系，从而测得光强的大小就知道具体温度数值；光反射层5的热光材料的折射率与包层折射率越靠近，反射光强就越小，反之越大，因此光强大小就可知道温度的情况(如图3所示)。

于本实施例中，具体地，使用所述固定层4将第二光纤部22和第三光纤部24固定到待测物上，之后再用热光材料涂覆到光纤U型折弯部23处从而形成光反射层5；所述第一光纤部21的一端接光源，激光经过光纤芯层传到光纤U型折弯部23的弯曲处，由于弯折改变了光的入射角，其中一部分光就会从芯层漏出来，在包层传播；所述光纤U型折弯部23的弯折处涂设有光反射层5，光反射层5的折射率小于包层折射率，符合全反射的条件，光就会在包层发生全反射，从包层折回到芯层，继续在芯层传播；光反射层5的折射率随温度线性变化，光电探测器3的光功率读数随光反射层5的折射率变化。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。