一种光纤温度传感器的制作方法

本发明涉及光纤测温技术领域，具体涉及一种光纤温度传感器。

背景技术：

现有技术中，对温度的检测方法很多，使用的传感器主要有双金属温度传感器、热敏电阻温度传感器和红外温度检测装置。这些温度传感器均具有不同的缺点，例如双金属温度传感器对电磁辐射较为敏感，不适用于电磁场景；热敏电阻温度传感器在使用时需要加载电流源，长时间使用时会产生自热，而热敏电阻温度传感器对自热十分敏感，造成自热误差；红外温度检测装置在进行温度测量时，宜垂直入射被检测物体的表面，在狭小空间内使用不便。

光纤温度传感器凭借抗电磁辐射和无源检测的优点，具有更为广泛的应用领域。现有的光纤温度传感器能够通过预先埋设的方式设置在狭小空间内，以实现测温。对于并未设置测温光纤的物体，在需要测温时，也可以通过牵引装置将光纤温度传感器推送至物体内部；但是，在对测量位置精度要求较高的情况下，可能在定位精度方面存在不足，尤其在狭小空间内指定位置的温度测量方面，存在不能满足使用要求的不足。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例提供了一种光纤温度传感器，以解决现有的光纤温度传感器并不适用于狭小空间内指定位置的温度测量的问题。

根据第一方面，本发明实施例提供了一种光纤温度传感器，包括：壳体，在所述壳体内成型有与外部连通的空腔，在空腔内设置有内芯，所述内芯一端设置有的柔性基底，在所述柔性基底上设置一条或多条测温光纤；所述内芯的另一端连接音圈马达的输出部，所述音圈马达能够驱动所述内芯沿所述空腔上下运动，使得所述测温光纤伸出所述壳体外部或收容在所述空腔内部。

本发明实施例提供的光纤温度传感器，由于设置了壳体，使得整个光纤温度传感器可以在外设的牵引装置的作用下抵达被检测物体内部的狭小空间，并接近指定的测温位置；由于设置了内芯和音圈马达，使得内芯能够在音圈马达的驱动下相对于壳体做往复运动，即通过音圈马达可以控制内芯伸出壳体的距离，由于内芯携带有测温光纤，使得测温光纤能够精确抵达物体内部狭小空间内指定的测温位置，解决了现有的光纤温度传感器并不适用于狭小空间内指定位置的温度测量的问题。此外，由于以柔性基底作为测温光纤的载体，能够避免狭小空间内工作时给被检测物体造成内部损伤，因而可以将本发明实施例提供的光纤温度传感器应用于除普通工业测温以外的其他领域，例如生物医学工程领域的生物体内腔温度的检测。由于测温光纤属于易损件，本发明实施例提供的光纤温度传感器中的壳体可以在测温光纤的非工作状态下，如在外设的牵引装置作用下进入被检测物体内部的过程中，为测温光纤提供保护，延长测温光纤的使用寿命。

结合第一方面，在第一方面第一实施方式中，所述柔性基底上设置有一个或多个通孔，用于穿过通信光纤并使所述通信光纤与所述测温光纤相连接。

本发明实施例提供的光纤温度传感器，由于在柔性基底上设置了通孔，使得外接的通信光纤能够穿过通孔并与铺设在柔性基底上表面的各个测温光纤相连接，方便地实现光信号的传输。

结合第一方面或第一方面第一实施方式，在第一方面第二实施方式中，每个所述柔性基底的上表面设置有一条或多条测温光纤，所述测温光纤之间无交叉点。

本发明实施例提供的光纤温度传感器，可以根据实际需要在柔性基底上设置任意数量的测温光纤，以满足对测温位置的检测密度的需要。为了避免同一柔性基底上的多条测温光纤相互干扰，柔性基底上的测温光纤不得出现交叉或覆盖。

结合第一方面或第一方面第一至二任一项实施方式，在第一方面第三实施方式中，所述内芯包括内芯本体和设置在所述内芯本体上的至少三个弹性支杆；所述弹性支杆与所述内芯本体之间具有一夹角，并且所述弹性支杆在所述内芯本体的周向均匀分布；所述音圈马达的输出端与所述内芯本体的下部相连接。

本发明实施例提供的光纤温度传感器，由于在内芯上设置了弹性支杆，使得弹性支杆在内芯伸出壳体时能够散开，实现多点测温。由于各个弹性支杆设置在同一个内芯本体上，使得音圈马达通过控制内芯本体就可以实现各个弹性支杆的同步运动，进而实现多点同步测温。

结合第一方面或第一方面第一至二任一项实施方式，在第一方面第四实施方式中，所述内芯包括内芯本体和设置在所述内芯本体上的至少三个弹性支杆；所述内芯本体的侧壁上沿所述内芯的轴线设置有滑槽，所述滑槽在所述内芯本体的周向均匀分布；每个所述弹性支杆通过与所述滑槽相适配的滑块设置在所述内芯本体上；所述音圈马达的输出端与每个所述滑块相连接。

本发明实施例提供的光纤温度传感器，由于在内芯上设置了弹性支杆，使得弹性支杆在伸出壳体时能够散开，实现多点测温。由于各个弹性支杆分别通过各自的滑块设置在内芯本体上，使得音圈马达通过控制各个滑块就可以实现各个弹性支杆的独立运动，进而实现可选择的多点测温。此外，可以通过音圈马达统一对各个滑块进行滑动控制，实现各个弹性支杆的同步运动，进而实现多点同步测温。

结合第一方面第三或第四实施方式，在第一方面第五实施方式中，所述柔性基底铺设在所述弹性支杆的顶部。

本发明实施例提供的光纤温度传感器，由于在各个弹性支杆的顶部覆盖铺设了柔性基底，使得弹性支杆直接或间接在音圈马达的作用下伸出壳体并散开时，能够带动柔性基底舒展开，进而实现较大面积的测温。在测温结束后，柔性基底可以随弹性支杆返回壳体内并团缩于壳体内部的空腔之中，实现非工作状态下柔性基底与测温光纤的收纳。

结合第一方面第五实施方式，在第一方面第六实施方式中，所述弹性支杆的顶部铺设有多个所述柔性基底，多个所述柔性基底之间设置有连接件。

本发明实施例提供的光纤温度传感器，首先将多个柔性基底拼合，进而将多个柔性基底的拼合体铺设在各个弹性支杆的顶部，一方面可以在弹性支杆伸出壳体并散开时带动柔性基底的拼合体舒展开，实现较大面积的测温；另一方面可以在某些柔性基底携带的测温光纤失效时，仍利用其它柔性基底携带的有效测温光纤顺利完成测温，提高光纤温度传感器的可靠性。

结合第一方面第三或第四实施方式，在第一方面第七实施方式中，每个所述弹性支杆的顶部设置有弧形的安置面，所述安置面的半径不大于所述空腔的半径。

本发明实施例提供的光纤温度传感器，由于在各个弹性支杆的顶部设置了安置面，使得弹性支杆在伸出壳体并散开时，能够具有多个弧形的检测面，进而实现圆周方向上的检测。此外，通过对安置面的半径的规定，即安置面的半径不大于空腔的半径，保证在安置面随弹性支杆返回壳体内部时能够顺利实现收纳。

结合第一方面第七实施方式，在第一方面第八实施方式中，每个所述安置面的外侧壁上铺设有所述柔性基底。

本发明实施例提供的光纤温度传感器，由于在每个安置面的外侧壁上铺设有柔性基底，使得在弹性支杆在伸出壳体并散开时，能够通过柔性基底上设置的测温光纤完成对被检测物体内部结构的周向温度数据采集。

结合第一方面第三或第四实施方式，在第一方面第九实施方式中，所述内芯本体为空心结构。

本发明实施例提供的光纤温度传感器，由于将内芯本体设置为空心结构，使得通信光纤能够穿过内芯本体内的空腔以连接柔性基底上的各个测温光纤，实现数据传输。

附图说明

通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：

图1示出了本发明实施例中一种光纤温度传感器的结构示意图；

图2示出了柔性基底与测温光纤的结构示意图；

图3示出了柔性基底与测温光纤的另一结构示意图；

图4示出了本发明实施例中另一种光纤温度传感器的结构示意图；

图5示出了本发明实施例中另一种光纤温度传感器在工作状态下的结构示意图；

图6示出了本发明实施例中另一种光纤温度传感器以另一种方式进行柔性基底铺设的结构示意图；

图7示出了本发明实施例中第三种光纤温度传感器在工作状态下的结构示意图；

图8示出了本发明实施例中第三种光纤温度传感器中具有另一种内芯结构的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1示出了本发明实施例中一种光纤温度传感器的结构示意图，该光纤温度传感器可以包括：壳体1，在壳体1内成型有与外部连通的空腔11，在该空腔11内设置有内芯2，内芯2一端设置有的柔性基底3，在柔性基底3上设置一条或多条测温光纤5；内芯2的另一端连接音圈马达4的输出部，音圈马达4能够驱动内芯2沿空腔上下运动，使得测温光纤5伸出壳体1外部或收容在空腔11内部。为了方便通信用管线进出，还可以在壳体1的下部或侧壁设置进出口。

图2至图3示出了柔性基底3与测温光纤5的结构示意图。柔性基底3可以为圆形、矩形或任意的规则形状，也可以是任意的不规则形状，如图2所示的柔性基底3呈圆形，图3所示的柔性基底3呈不规则形。同一个柔性基底3的上表面可以设置一条或多条测温光纤5，当柔性基底3上设置多条测温光纤5时，为避免测温光纤5之间的干扰，各个测温光纤5之间应当无交叉点。测温光纤5可以自由分布，图2示出了放射状均匀分布的情况，图3示出了螺旋状分布的情况。呈放射状分布的测温光纤5适宜检测具有一定面积的、温度较为均匀的部位；呈螺旋状分布的测温光纤5适宜检测具有一定面积的、从中心向外具有温度差异的部位，如使用微波热疗仪器进行肿瘤热疗的腔体，在微波辐射器加热的病灶处一般温度较高，可达43℃以上，病灶外围的正常组织一般为正常体温37℃左右。此外，可以在柔性基底3上设置通孔31，使得外接的通信光纤能够穿过通孔31并与铺设在柔性基底3上表面的各个测温光纤5相连接，方便地实现光信号的传输。

本发明实施例提供的光纤温度传感器，由于设置了壳体，使得整个光纤温度传感器可以在外设的牵引装置的作用下抵达被检测物体内部的狭小空间，并接近指定的测温位置；由于设置了内芯和音圈马达，使得内芯能够在音圈马达的驱动下相对于壳体做往复运动，即通过音圈马达可以控制内芯伸出壳体的距离，由于内芯携带有测温光纤，使得测温光纤能够精确抵达物体内部狭小空间内指定的测温位置，解决了现有的光纤温度传感器并不适用于狭小空间内指定位置的温度测量的问题。此外，由于以柔性基底作为测温光纤的载体，能够避免狭小空间内工作时给被检测物体造成内部损伤，因而可以将本发明实施例提供的光纤温度传感器应用于除普通工业测温以外的其他领域，例如生物医学工程领域的生物体内腔温度的检测。由于测温光纤属于易损件，本发明实施例提供的光纤温度传感器中的壳体可以在测温光纤的非工作状态下，如在外设的牵引装置作用下进入被检测物体内部的过程中，为测温光纤提供保护，延长测温光纤的使用寿命。

图4示出了本发明实施例中另一种光纤温度传感器的结构示意图，该光纤温度传感器包括图1所述光纤温度传感器的各个组件，为避免重复，在此不再赘述。如图4所示，该光纤温度传感器中，内芯2包括内芯本体21和设置在内芯本体21上的至少三个弹性支杆22，图4所示为具有三个弹性支杆22的情况。各个弹性支杆22均与内芯本体21之间具有一夹角，并且弹性支杆22在内芯本体21的周向均匀分布。内芯本体21可以为空心结构，通过内芯本体21内的空腔，通信光纤能够穿过，以连接柔性基底3上的各个测温光纤5，实现数据传输。一体结构的柔性基底3铺设覆盖在各个在弹性支杆22的顶部。一体结构的柔性基底3既可以是一个柔性基底，也可以是由多个柔性基底经连接件拼接而成的拼接体。音圈马达4的输出端与内芯本体21的下部相连接。图4所述为光纤温度传感器的非工作状态，此时，各个弹性支杆22连同铺设在弹性支杆22上的柔性基底3均收纳于壳体1的内部，具体来说，收纳于壳体1的空腔11之中。当需要测温时，音圈马达4推动内芯本体21，从而使得各个弹性支杆22伸出壳体1并散开，弹性支杆22散开的同时还会使得柔性基底3舒展开来，从而实现较大面积的测温，见图5，图5所示为本发明实施例中另一种光纤温度传感器在工作状态下的结构示意图。

除了如图4至图5所示的柔性基底3的铺设方式外，还可以在每一个弹性支杆的顶部分别设置一个柔性基底3，以实现多点测量，见图6。由于在内芯本体21上设置了弹性支杆22，使得弹性支杆22在伸出壳体1时能够散开，实现多点测温。由于各个弹性支杆22设置在同一个内芯本体21上，使得音圈马达4通过控制内芯本体21就可以实现各个弹性支杆22的同步运动，进而实现多点同步测温。

图7示出了本发明实施例中第三种光纤温度传感器的结构示意图，该光纤温度传感器包括图1所述光纤温度传感器的各个组件，为避免重复，在此不再赘述。如图7所示，该光纤温度传感器中，内芯2包括固定设置在壳体1内的内芯本体21和设置在内芯本体21上的至少三个弹性支杆22，图7所示为具有三个弹性支杆22的情况。内芯本体21的侧壁上沿其轴线设置有滑槽23，滑槽23在内芯本体21的周向均匀分布。每个弹性支杆22通过与滑槽23相适配的滑块24设置在内芯本体21上。内芯本体21可以为空心结构，通过内芯本体21内的空腔，通信光纤能够穿过，以连接柔性基底3上的各个测温光纤5，实现数据传输。一体结构的柔性基底3铺设覆盖在各个在弹性支杆22的顶部。音圈马达4的输出端分别与每个滑块24相连接。在图7所示的柔性基底3的铺设方式下，音圈马达4应当对各个滑块24进行同步控制，保持各个滑块24共同进退，以避免对柔性基底3造成损伤。

除了如图7所示的柔性基底3的铺设方式外，还可以在每一个弹性支杆的顶部分别设置一个柔性基底3，以实现多点测量；并且，在这种柔性基底铺设方式下，可以对各个滑块24的运动进行独立控制。由于各个弹性支杆22分别通过各自的滑块24设置在内芯本体21上，使得音圈马达4通过控制各个滑块24就可以实现各个弹性支杆22的独立运动，进而实现可选择的多点测温。此外，可以通过音圈马达4统一对各个滑块24进行滑动控制，实现各个弹性支杆22的同步运动，进而实现多点同步测温。

优选地，在图7所示的光纤温度传感器中，还可以在每个弹性支杆22的顶部设置弧形的安置面25，且安置面25的半径不大于空腔11的半径；在每个安置面25的外侧壁上铺设柔性基底3，见图8。通过音圈马达4对各个弹性支杆22的同步运动控制，能够在圆周方向上实现对某一节被检测物体内部温度的一次性信号采集。通过音圈马达4对各个弹性支杆22的独立运动控制，能够自由选择测温部位，提高内腔测温的灵活性。此外，通过对安置面的半径的规定，即安置面的半径不大于空腔的最小半径，保证在安置面随弹性支杆返回壳体内部时能够顺利实现收纳。

虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。