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题名基于结点热光效应的点热源非接触式温度传感器
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作者
刘梅
白鑫
王嘉诚
周小彤
王志明
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机构
上海大学机电工程与自动化学院
智能光电系统感知及应用四川省高校重点实验室
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出处
《仪器仪表学报》
北大核心
2025年第3期288-295,共8页
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基金
智能光电系统感知及应用四川省高校重点实验室开放课题(ZNGD2210)项目资助。
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文摘
传统点热源温度测量方法包括热电偶、电阻温度计和红外测温等,但它们通常存在体积较大、响应速度较慢或难以实现微小区域精确测量的局限性。为此,设计并开发了一种基于光波导交叉结点和热光效应的温度传感器,实现了对小尺寸点热源的非接触式温度测量。采用3D打印法制备了不同形态的光敏树脂结点,激光照射在结点交叉处,结点将激光分散到其分支结构上;氧化铝陶瓷加热片作为点热源提供小范围恒定温度,利用可调压电源实现对其温度的调节。加热片散发的热量改变结点材料的折射率(即热光效应),从而改变其分支出射光强度,光强的变化通过分支末端的光电二极管实时检测。实验证实了该传感器的温度灵敏特性和线性响应特性。结果表明,该传感器在一定范围温度变化中(330℃~554℃)的测量精度优异,具有良好的稳定性和重复性。在465℃~554℃范围内,传感器具有良好的线性特性,检测灵敏度可达-9.4 mV/℃,传感器的重复性误差δR在1.41%~2.11%之间。该方案提供了一种结构简单、成本低的微纳点热源温度检测新方法,为微型化、高灵敏、非接触式温度传感器的设计提供了新的思路,在医疗保健、激光加工和3D打印等领域的温度监测方面具有很大的应用潜力。
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关键词
光波导结点
温度传感器
点热源
热光效应
光电二极管
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Keywords
optical waveguide junction
temperature sensor
point heat source
thermo-optic effect
photodiode
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分类号
TH811
[机械工程—精密仪器及机械]
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