一种光学传感器及消防报警装置的制作方法

1.本发明实施例涉及传感器技术，尤其涉及一种光学传感器及消防报警装置。


背景技术：

2.随着人们环保意识的增强，目前搭载锂离子动力电池的新能源汽车越来越多，而当前锂电池的技术水平，无法保证电池的安全性，经常会发生一些电动车辆着火等事故，危害人身和财产安全。
3.在锂电池发生故障可能导致起火之前，往往会有压力变化，而现有技术中缺乏易于集成且成本较低的传感器，难以得到推广应用。


技术实现要素：

4.本发明实施例提供一种光学传感器及消防报警装置，该光学传感器采用光学原理，利用简单的结构实现外力测量，具有灵敏度高、成本低的优点。
5.第一方面，本发明实施例提供一种光学传感器，包括光源、光学腔体、光探测器以及膜片；
6.所述光源位于所述光学腔体的一端，所述光源用于将光线输入所述光学腔体内；
7.所述光探测器用于接收所述光源出射的至少部分光线；
8.所述膜片设置于所述光学腔体的至少部分侧壁或设置于所述光学腔体与所述光源相对的另一端，所述膜片在受到外力时发生形变，以减少所述光探测器接收的光线。
9.可选的，所述光探测器位于所述光学腔体与所述光源相对的另一端；
10.所述光学腔体包括多个侧壁，至少一个所述侧壁设置有所述膜片，所述膜片在受到外力时发生形变，遮挡所述光源出射的部分光线。
11.可选的，所述光探测器位于所述光学腔体与所述光源相对的另一端；
12.所述膜片围成所述光学腔体的侧壁，所述膜片在受到外力时发生形变，遮挡所述光源出射的部分光线。
13.可选的，所述光源和所述光探测器位于所述光学腔体的同一端，所述膜片位于所述光学腔体的另一端，所述光源出射的光线经过所述膜片反射后传输至所述光探测器；
14.所述膜片在受到外力时发生形变，部分光线反射至所述光探测器之外的区域。
15.可选的，所述光学腔体包括第一腔体和第二腔体，所述膜片位于所述第一腔体的侧壁，所述第二腔体包括至少一个通气孔。
16.可选的，所述第一腔体和所述第二腔体共光轴排列，所述第一腔体和所述第二腔体之间设置有透光镜片。
17.可选的，所述第一腔体和所述第二腔体的光轴平行或存在不为零的夹角，所述第一腔体和所述第二腔体之间设置有至少一片反光镜片，所述反光镜片用于将所述光源出射的至少部分光束反射至所述光探测器。
18.可选的，还包括分束镜，所述分束镜用于将所述光源出射的光线分束至所述第一
腔体和所述第二腔体；
19.所述光探测器包括第一探测器和第二探测器，所述第一探测器和所述第二探测器分别位于所述第一腔体和所述第二腔体远离所述分束镜的一端。
20.可选的，所述第一腔体为密闭腔体，所述第二腔体为非密闭腔体。
21.第二方面，本发明实施例还提供一种消防报警装置，包括处理模块、报警模块以及上述任一所述的光学传感器；
22.所述报警模块和所述光学传感器的光探测器均与所述处理模块连接，所述处理模块用于在所述光探测器接收到的光信号小于预设阈值时控制所述报警模块输出报警信息。
23.本发明实施例提供的光学传感器，包括光源、光学腔体、光探测器以及膜片；通过将光源设置于光学腔体的一端，光源将光线输入光学腔体内；通过光探测器接收光源出射的至少部分光线；通过膜片设置于光学腔体的至少部分侧壁或设置于光学腔体与光源相对的另一端，膜片在受到外力时发生形变，以减少光探测器接收的光线，根据光探测器接收光线的强度变化实现外力测量，且具有灵敏度高、成本低的优点。
附图说明
24.图1为本发明实施例提供的一种光学传感器的结构示意图；
25.图2为图1示出的光学传感器在受到外力后的结构示意图；
26.图3为本发明实施例提供的另一种光学传感器的结构示意图；
27.图4为本发明实施例提供的又一种光学传感器的结构示意图；
28.图5为本发明实施例提供的又一种光学传感器的结构示意图；
29.图6为本发明实施例提供的又一种光学传感器的结构示意图；
30.图7～图9分别为图6示出的光学传感器的一种工作状态示意图；
31.图10为本发明实施例提供的又一种光学传感器的结构示意图；
32.图11为本发明实施例提供的又一种光学传感器的结构示意图；
33.图12为本发明实施例提供的又一种光学传感器的结构示意图；
34.图13为本发明实施例提供的一种消防报警装置的结构示意图。
具体实施方式
35.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
36.在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。需要注意的是，本发明实施例所描述的“上”、“下”、“左”、“右”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本发明实施例的限定。此外在上下文中，还需要理解的是，当提到一个元件被形成在另一个元件“上”或“下”时，其不仅能够直接形成在另一个元件“上”或者“下”，也可以通过中间元件间接形成在另一元件“上”或者“下”。术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
37.图1为本发明实施例提供的一种光学传感器的结构示意图，参考图1，本发明实施例提供的光学传感器包括光源10、光学腔体20、光探测器30以及膜片40；光源10位于光学腔体20的一端，光源10用于将光线输入光学腔体20内；光探测器30用于接收光源10出射的至少部分光线；膜片40设置于光学腔体20的至少部分侧壁或设置于光学腔体20与光源10相对的另一端(图1中示例性示出膜片40位于光学腔体20的侧壁，并不是对本发明实施例的限定)，膜片40在受到外力时发生形变，以减少光探测器30接收的光线。
38.其中，光源10用于出射待测光线，本发明实施例对光源10的类型不作限定，例如可以选用发光二极管led、激光器等，光源10可以是从紫外到红外不同波段不同光谱的单光源，或者组合光源。光探测器30用于接收光源10的出射光线，将光信号转换成电信号。膜片40具有一定的弹性，当受到外力时会发生形变，示例性的，图2为图1示出的光学传感器在受到外力后的结构示意图，参考图1，当膜片40未受到外力或者其他原因导致的变形时，光探测器30全部接收光源10出射的光线；参考图2，当膜片40受到外力挤压导致变形时，膜片40遮挡部分光线，光探测器30接收到的能量会减少，随着外力的不断变化，膜片40也会发生不断的变化，膜片40的变化影响了光探测器30的光学接收量，光探测器30为光敏器件，可以将光学能量转换为电能，并通过放大电路将微弱的电信号转化为数字量输出，形成可以工程使用的光学传感器。当光学腔体20类型不同时，可以形成多种不同的传感器，例如：对于密闭型腔室，可以检测不同压差导致的变形，进而形成新的传感器，比如气体压力传感器，水压传感器，水面深度传感器，海拔高度传感器等；非密闭型，可以检测单纯外力引起的变形，进而形成新的传感器。比如称重传感器，测试击打力的传感器等。
39.本实施例的技术方案，通过将光源设置于光学腔体的一端，光源将光线输入光学腔体内；通过光探测器接收光源出射的至少部分光线；通过膜片设置于光学腔体的至少部分侧壁或设置于光学腔体与光源相对的另一端，膜片在受到外力时发生形变，以减少光探测器接收的光线，根据光探测器接收光线的强度变化实现外力测量，且具有灵敏度高、成本低的优点。
40.在上述技术方案的基础上，可选的，光探测器位于光学腔体与光源相对的另一端；光学腔体包括多个侧壁，至少一个侧壁设置有膜片，膜片在受到外力时发生形变，遮挡光源出射的部分光线。
41.示例性的，继续参考图1，光探测器30位于光学腔体20的另一端，其中图1示出的是光学传感器的侧面，因此未示出各个侧壁，具体实施时可以设计三个、四个、五个甚至更多数量的侧壁，至少一个侧壁设置膜片40，具体实施时可以根据实际情况设计，本发明实施例对此不作限定。
42.在另一实施例中，可以直接用膜片形成光学腔体的侧壁，图3为本发明实施例提供的另一种光学传感器的结构示意图，参考图3，可选的，光探测器30位于光学腔体20与光源10相对的另一端；膜片40围成光学腔体20的侧壁，膜片40在受到外力时发生形变，遮挡光源10出射的部分光线。具体实施时，光学腔体20可以设置为圆筒形状，用膜片40围成光学腔体20的侧壁，从而探测光学腔体20四周各个方向的外力。
43.图4为本发明实施例提供的又一种光学传感器的结构示意图，参考图4，可选的，光源10和光探测器30位于光学腔体20的同一端，膜片40位于光学腔体20的另一端，光源10出射的光线经过膜片40反射后传输至光探测器30；图5为图4示出的光学传感器在受到外力后
的结构示意图，参考图5，膜片40在受到外力时发生形变，部分光线反射至光探测器30之外的区域，从而改变光探测器30接收到的光能量。
44.在另一实施例中，光学腔体的数量不限于一个，例如可以用两个腔体形成混合型传感器，例如同时探测压力和烟雾的混合型传感器。可选的，光学腔体包括第一腔体和第二腔体，膜片位于第一腔体的侧壁，第二腔体包括至少一个通气孔。可选的，第一腔体为密闭腔体，第二腔体为非密闭腔体。
45.示例性的，图6为本发明实施例提供的又一种光学传感器的结构示意图，参考图6，可选的，光学腔体20包括第一腔体21和第二腔体22，膜片40位于第一腔体21的侧壁，第二腔体22包括至少一个通气孔221(图6中仅以一个为例，并不是对本发明实施例的限定)，第一腔体21和第二腔体22共光轴排列，第一腔体21和第二腔体22之间设置有透光镜片23。
46.可以理解的是，第一腔体21用于检测外力，第二腔体22设置有通气孔221，可以作为烟雾传感器检测腔，图7～图9分别为图6示出的光学传感器的一种工作状态示意图，其中图7示出的是无外力和有烟雾的工作状态，从图7中可以明显看出，光线穿过第一腔体21的过程，由于透光镜片20的透过率在90％以上，因此光能量几乎无衰减，但是经过第二腔体22的烟雾颗粒区域后，光学能量发生变化，且衰减会跟随烟雾浓度成正比。这种光学能量的变化量，可以作为一种报警信号，用于烟雾报警。图8示出的是有外力和无烟雾的工作状态，此状态与图2类似。图9示出的是有外力和有烟雾的工作状态，从图9中可以明显看出，光线在经过膜片后和烟雾之后均发生了衰减。叠加产生了接收端的能量变化，这种变化的优点是复合变化让变化量增加，缺点是无法区分烟雾和压力。但是在某些场合是不需要区分属于哪种报警，比如在新型的锂电池热失控检测压力和烟雾阶段，无论是哪种原因引起的并不重要，二者如果叠加能够加快检测进度，那么会更加有优势。
47.可选的，第一腔体和第二腔体的光轴平行或存在不为零的夹角，第一腔体和第二腔体之间设置有至少一片反光镜片，反光镜片用于将光源出射的至少部分光束反射至光探测器。
48.示例性的，图10为本发明实施例提供的又一种光学传感器的结构示意图，参考图10，本实施例中，第一腔体21和第二腔体22的光轴平行，第一腔体21和第二腔体22之间设置有反光镜片24和反光镜片25，反光镜片24和反光镜片25用于将光源10出射的至少部分光束反射至光探测器30。图11为本发明实施例提供的又一种光学传感器的结构示意图，参考图11，本实施例中，第一腔体21和第二腔体22的光轴存在不为零的夹角α，第一腔体21和第二腔体22之间设置有反光镜片26，反光镜片26用于将光源10出射的至少部分光束反射至光探测器30。这样通过光路转向有利于减小传感器的体积。
49.在另一实施例中，还可以区分外力和烟雾，设置单独探测的方式。图12为本发明实施例提供的又一种光学传感器的结构示意图，参考图12，可选的，本实施例提供的光学传感器还包括分束镜27，分束镜27用于将光源10出射的光线分束至第一腔体21和第二腔体22；光探测器30包括第一探测器31和第二探测器32，第一探测器31和第二探测器32分别位于第一腔体21和第二腔体22远离分束镜27的一端。这样可以避免外力检测与烟雾检测互相干扰，可以实现单独检测。
50.图13为本发明实施例提供的一种消防报警装置的结构示意图，参考图13，本实施例提供的消防报警装置包括处理模块100、报警模块200以及上述实施例提供的任意一种光
学传感器300；报警模块200和光学传感器200的光探测器(图13中未示出)均与处理模块100连接，处理模块100用于在光探测器接收到的光信号小于预设阈值时控制报警模块输出报警信息。具体预设阈值可以根据实际需求设计，本发明实施例不作限定。
51.本实施例提供的消防报警装置包括上述实施例提供的任意一种光学传感器，具备和光学传感器相同或相应的技术效果，该消防报警装置可以用于新能源汽车中，当锂离子电池发生故障时及时报警，以提示用户及时处理，有效避免严重的起火事故。
52.注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。