一种适用于紫外至红外各波段的激光位置探测器的制造方法
【专利摘要】本实用新型提供一种适用于紫外至红外各波段的激光位置探测器，包括：使掺杂碳单质的聚乙烯PE复合材料圈接于待测物体上；第一金属薄膜电极与第二金属薄膜电极，分别生长在聚乙烯PE复合材料上；第一电极引线、第二电极引线的各自输入端，分别连接于第一金属薄膜电极、第二金属薄膜电极上；所述第一电极引线、第二电极引线的各自输出端，分别连接于电压测试设备，第一电极引线输出端连接于所述电压测试设备的负极，第二电极引线的输出端连接于电压测试设备的正极；以此使得探测器不需要任何辅助的电源和电子电路即可在光照下直接产生光电压信号，并且随着光照位置的微小变化，产生光电压信号可发生明显变化，精度高，性能稳定，而且光响应速度快。
【专利说明】一种适用于紫外至红外各波段的激光位置探测器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及激光位置探测器【技术领域】，特别是涉及一种可以运用在各个领域的在紫外至红外各波段激光下稳定的新材料结构的位置探测器，具体的讲是涉及了一种利用直接在掺杂碳单质的聚乙烯PE上所制作的，涵盖紫外到红外各波段的，耐腐蚀，优良可塑性的激光位置探测器。
【背景技术】
[0002]聚乙烯是典型的热塑性材料，为无臭，无味，五毒的可燃性白色粉末。成型的聚乙烯树脂具有优良的耐腐蚀性，而且其柔软性，伸长率，冲击强度等性能都非常好。特别是聚乙烯由于本身的化学组成，不含极性基团，具有良好的化学稳定性，对酸、碱和盐类水溶液具有耐腐蚀作用；而且聚乙烯电绝缘性能及热塑性能非常优良，因此，在工业及日常生活中聚乙烯被广泛的应用制造薄膜、电线电缆的包覆材料以及各种管道容器等。正是由于聚乙烯的电绝缘性能也使其很难在光电探测器领域发挥其耐腐性可塑性强等优点。
[0003]新型碳单质碳纳米管、石墨烯等具有优良的电学和力学性能，被认为是复合材料的理想添加相。碳纳米管作为加强相和导电相，在纳米复合材料领域具有巨大的应用潜力。在聚乙烯材料中添加电导性能优异的碳纳米管，可使绝缘的聚乙烯获得导电性能。在较低的加入量及纳米级的尺寸，碳纳米管聚合物复合材料在取得良好的导电性能时，不会降低聚合物机械及其他性能，并适合于薄壁塑料件的注塑成型。现有的很多位置探测器由于制作材料中含有金属粒子，在特殊环境下抗干扰性较差，而且特殊形状要求难以达到。本实用新型提供一种掺杂碳单质的聚乙烯复合材料制成的，具有耐腐蚀，耐干扰，优良可塑性的激光位置探测器。
实用新型内容
[0004]有鉴于上述，为了克服一般探测器在特殊环境下受到制作材料的限制，抗干扰能力较弱，而且特殊形状要求难以达到等缺陷，实用新型的目的在于提供一种掺杂碳单质的聚乙烯复合材料制成的，具有耐腐蚀，耐干扰，优良可塑性的激光位置探测器，而且可涵盖紫外到近红外等各种波段。
[0005]为实现上述目的，本实用新型具体包括:
[0006]本实用新型提供一种适用于紫外至红外各波段的激光位置探测器，所述的激光位置探测器包括:
[0007]使掺杂碳单质的聚乙烯PE复合材料圈接于待测物体上；
[0008]第一金属薄膜电极与第二金属薄膜电极，分别生长在聚乙烯PE复合材料上；
[0009]第一电极引线、第二电极引线的各自输入端，分别连接于第一金属薄膜电极、第二金属薄膜电极上；
[0010]所述第一电极引线、第二电极引线的各自输出端，分别连接于电压测试设备，其中，第一电极引线输出端连接于所述电压测试设备的负极，第二电极引线的输出端连接于电压测试设备的正极。
[0011]所述第一电极引线、所述第二电极引线为耐腐蚀性电极引线。
[0012]所述第一电极引线、所述第二电极引线的外部被陶瓷管所包裹。
[0013]所述第一金属薄膜电极、第二金属薄膜电极为耐腐蚀薄膜电极。
[0014]所述脉冲激光包括紫外至红外等各波段激光。
[0015]所述掺杂碳单质的聚乙烯PE可根据实际需求选择高压聚乙烯，中低压聚乙烯，超闻压聚乙稀等。
[0016]所述第一金属薄膜电极与第二金属薄膜电极生长在聚乙烯PE复合材料表面或聚乙烯PE复合材料内部。
[0017]所述第一金属薄膜电极、第二金属薄膜电极相距为探测器平展开后，两对角连线长度的三分之一。
[0018]所述掺杂的碳单质为碳纳米管或石墨烯。
[0019]本实用新型的有益效果在于，本实用新型提供的激光位置探测器涵盖紫外到近红外区域，制作工艺简单，由于聚乙烯复合材料自身的各种特质，能够在水，油等特殊探测区域中使用，直接包覆于各种输送管道或电缆的表面，这种激光位置探测器不需要任何辅助的电源和电子电路即可在光照下直接产生光电压信号，并且随着光照位置的微小变化，产生光电压信号可发生明显变化，精度高，性能稳定，而且光响应速度快。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]为了更清楚地说明本实用新型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，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0021]图1A-图1B为本实用新型的掺杂碳单质聚乙烯复合材料的激光位置探测器结构图；
[0022]图2为本实用新型的掺杂碳单质聚乙烯复合材料的激光位置探测器在实际工作中一示意图；
[0023]图3为本实用新型的掺杂碳单质聚乙烯复合材料的激光位置探测器在实际工作中另一不意图。
[0024]附图标号
[0025]I为掺杂碳单质的聚乙烯PE复合材料
[0026]2为第一金属薄膜电极
[0027]3为第二金属薄膜电极
[0028]4为第一电极引线
[0029]5为第二电极引线
[0030]6为电压测试设备
[0031]7为入射激光
【具体实施方式】
[0032]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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。
[0033]本实用新型提供一种适用于紫外至红外各波段的激光位置探测器，具体包括:使掺杂碳单质的聚乙烯PE复合材料圈接于待测物体上；第一金属薄膜电极与第二金属薄膜电极，分别生长在聚乙烯PE复合材料上；第一电极引线、第二电极引线的各自输入端，分别连接于第一金属薄膜电极、第二金属薄膜电极上；所述第一电极引线、第二电极引线的各自输出端，分别连接于电压测试设备，其中，第一电极引线输出端连接于所述电压测试设备的负极，第二电极引线的输出端连接于电压测试设备的正极。
[0034]优选的，上述激光位置探测器具体可以一包覆式结构，可包覆在待测物体之上，具体可根据待测物体具体形状而定。
[0035]在上述实施例中，第一电极引线和第二电极引线的外部被陶瓷管或塑料管等类似保护材料包裹。
[0036]在上述实施例中，第一电极弓丨线、第二电极弓丨线为耐腐蚀性电极弓丨线。
[0037]在上述实施例中，第一金属薄膜电极、第二金属薄膜电极为耐腐蚀薄膜电极。
[0038]在上述实施例中，第一金属薄膜电极与第二金属薄膜电极可生长在聚乙烯PE复合材料表面或聚乙烯PE复合材料内部。
[0039]在上述实施例中，第一金属薄膜电极、第二金属薄膜电极相距为探测器平展开后，两对角连线长度的三分之一。
[0040]在上述实施例中，脉冲激光包括紫外至红外等各波段激光。
[0041]在上述实施例中，掺杂碳单质的聚乙烯PE复合材料可根据实际需求选择高压聚乙烯，中低压聚乙烯或超高压聚乙烯。
[0042]在上述实施例中，所述第一电极和第二电极以及整个聚乙烯PE复合材料的表面可被脉冲激光照射，用以产生感应信号。比如，海底通信光缆的位置确定，用所述聚乙烯PE复合材料包裹光缆，用激光探头在特定位置深入海水中，若海底通信光缆发生断裂等情况时，位置探测器反馈的信号将与正常情况下不同，工作人员则可根据信号的变化可推算出海底通信光缆偏离的方向及位置。
[0043]实施例1
[0044]请参照图1A-图1B所示，图1A-图1B为本实用新型的激光位置探测器结构示意图。如图1A-图1B所示，激光位置探测器包括25mmX5mmXlmm由熔融共混法制备的掺杂碳纳米管的聚乙烯复合材料I，从聚乙烯材料一端算起，分别在5mm, 15mm处制备0.5mmX5mmXlnm的第一金属薄膜电极2、第二金属薄膜电极3。再将上述做成的样品，按照图1A-图1B的结构制作，第一电极引线4、第二电极引线5分别焊接在第一金属薄膜电极2、第二金属薄膜电极3上，第一电极引线4、第二电极引线5输出端连接电压测试设备6，其中第一电极引线4连接测试设备6的负极，第二电极引线5连接测试设备6的正极；其中，优选的，在测试设备6中还可包括一发射器，如图1B所示，该发射器将测试设备6获取的信号发射出来，工作人员获取上述发射出来的信号，以便于分析当前位置探测器的位置情况。
[0045]请参照图2所示，图2为本实用新型用掺杂碳纳米管的聚乙烯复合材料制作的激光位置探测器，当选用248nm紫外脉冲激光直接照射第一电极位置时所产生的光电信号一和照射距离第一电极右侧Icm处所产生的光电信号二的示意图；
[0046]用248nm的紫外脉冲激光从样品表面垂直入射，当激光垂直照射到第一金属薄膜电极2时，可产生快速响应的光生伏特信号一(如图2所示)，当改变入射位置，垂直照射到第一电极右侧Icm处时，可产生幅值明显变化的光生伏特信号二(如图2所示)。
[0047]本实施例中第一电极引线4、第二电极引线5表面都包覆保护层，可为陶瓷管，也可选择其它合适材料。
[0048]所述掺杂的碳单质包括碳纳米管，石墨烯等新型纳米材料。
[0049]本实施例中掺杂碳纳米管的聚乙烯复合材料制作工艺不局限于熔融共混法，可选择多种制作工艺，但最终目的是将碳纳米管掺杂入聚乙烯材料中。且探测器中所用聚乙烯材料的大小尺寸随实际需求而选择。
[0050]实施例2:
[0051]参照图1A-图1B，是本实用新型的激光位置探测器结构示意图。如图1A-图1B所示，激光位置探测器包括25mmX7mmX0.5mm由溶液共混法制备的掺杂石墨烯的聚乙烯复合材料I，从聚乙烯复合材料一端算起，分别在5mm, 15mm处制备0.5mmX7mmX Inm的第一金属薄膜电极2、第二金属薄膜电极3。再将上述做成的样品，按照图1A-图1B的结构制作，第一电极引线4、第二电极引线5分别焊接在第一金属薄膜电极2、第二金属薄膜电极3上，第一电极引线4、第二电极引线5输出端连接电压测试设备6，其中第一电极引线4连接测试设备6的负极，第二电极引线5连接测试设备6的正极；其中，优选的，在测试设备6中还可包括一发射器，该发射器与测试设备6相连，如图1B所示，该发射器将测试设备6获取的信号发射出来，工作人员获取上述发射出来的信号，以便于分析当前位置探测器的位置情况。
[0052]请参照图3所示，图3为掺杂石墨烯的聚乙烯复合材料制作的激光位置探测器，当选用248nm紫外脉冲激光直接照射第二电极位置时所产生的光电信号一和照射距离第二电极左侧2cm处所产生的光电信号二的示意图。用248nm的紫外脉冲激光从样品表面垂直入射，当激光垂直照射到第二金属薄膜电极3时，可产生快速响应的光生伏特信号一(如图3所示)，当改变入射位置，垂直照射到第二电极左侧2cm处时，可产生幅值明显变化的光生伏特信号二(如图3所示)。
[0053]综上，本实用新型的激光位置探测器结构简单，只需制备掺杂碳单质的聚乙烯复合材料，在材料上制备金属薄膜电极后，用紫外到红外各波段脉冲激光(例如:248nm、25mJ的紫外脉冲激光)直接照射在样品上，可产生快速响应的光生伏特信号，改变微小的照射位置，可发生明显的幅值变化。不仅可置于普通水，盐水，海水，油等特殊探测区域中使用。还可包覆于上述特殊探测区域中的输油，输气，输送特殊物质的管道表面。
[0054]本实用新型中应用了具体实施例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在【具体实施方式】及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。
【权利要求】
1.一种适用于紫外至红外各波段的激光位置探测器，其特征在于，所述的激光位置探测器包括: 使掺杂碳单质的聚乙烯PE复合材料圈接于待测物体上； 第一金属薄膜电极与第二金属薄膜电极，分别生长在聚乙烯PE复合材料上； 第一电极引线、第二电极引线的各自输入端，分别连接于第一金属薄膜电极、第二金属薄膜电极上； 所述第一电极引线、第二电极引线的各自输出端，分别连接于电压测试设备，其中，第一电极引线输出端连接于所述电压测试设备的负极，第二电极引线的输出端连接于电压测试设备的正极。
2.根据权利要求1所述的激光位置探测器，其特征在于，所述第一电极引线和所述第二电极引线的外部被陶瓷管或塑料管保护材料包裹。
3.根据权利要求1所述的激光位置探测器，其特征在于，所述第一电极引线、所述第二电极弓I线为耐腐蚀性电极弓I线。
4.根据权利要求1所述的激光位置探测器，其特征在于，所述第一金属薄膜电极、第二金属薄膜电极为耐腐蚀薄膜电极。
5.根据权利要求1所述的激光位置探测器，其特征在于，所述生长在聚乙烯PE复合材料上包含:第一金属薄膜电极与第二金属薄膜电极生长在聚乙烯PE复合材料表面或聚乙烯PE复合材料内部。
6.根据权利要求1所述的激光位置探测器，其特征在于，所述第一金属薄膜电极、第二金属薄膜电极相距为探测器平展开后，两对角连线长度的三分之一。
7.根据权利要求1所述的激光位置探测器，其特征在于，所述掺杂碳单质的聚乙烯PE复合材料为高压聚乙烯，中低压聚乙烯或超高压聚乙烯。
8.根据权利要求1所述的激光位置探测器，其特征在于，所述掺杂的碳单质为碳纳米管或石墨烯。
【文档编号】G01D5/26GK204043684SQ201420337157
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年6月23日 优先权日:2014年6月23日
【发明者】赵昆, 姜晨, 丛川波, 周琼, 冯鑫 申请人:中国石油大学(北京)