一种碳基温度传感器的制作方法

1.本实用新型涉及温度传感器设备的技术领域，特别是涉及一种碳基温度传感器。


背景技术：

2.温度传感器是指能感受温度并转换成可用输出信号的传感器。温度传感器是温度测量仪表的核心部分，品种繁多。目前市场占有量最多的是以pt100和热电偶为主的传感器，但上述这些传感器多是刚性结构，不易弯曲、且体积大小不可调控，难以将其用于狭小空间的温度检测。
3.尤其在生物领域，针对动植物组织内部的温度分布检测，不仅要求温度传感器柔性化程度高，还需要直径足够小，以微创的方式进入组织内进行检测，同时传感器离开待测物体所留下的创口足够小，减小对外观的影响。


技术实现要素：

4.基于此，本实用新型的目的在于，提供一种碳基温度传感器，该传感器直径细、体积小、柔性化程度高、灵敏度高，能够对动植物组织的内部进行温度检测。
5.本实用新型提供了一种碳基温度传感器，包括：包括空心外壳和设置于所述空心外壳内的温敏导电纤维、第一导线、第二导线、第一导电连接件和第二导电连接件，所述空心外壳内还填充有导热介质；所述温敏导电纤维的第一端通过所述第一导电连接件与所述第一导线连接，所述温敏导电纤维的第二端通过所述第二导电连接件与所述第二导线连接。
6.本实用新型所述的碳基温度传感器体积小，柔性高，能够检测动植物组织的温度。
7.进一步地，所述温敏导电纤维的数量为多个，所述第一导电连接件和所述第二导电连接件的数量为对应的多个；所述第一导线为对应的多个，和/或，所述第二导线为对应的多个；多个所述温敏导电纤维沿所述空心外壳的长度方向依次排列，每个所述温敏导电纤维的第一端分别通过对应的所述第一导电连接件与所述第一导线连接，每个所述温敏导电纤维的第二端分别通过对应的所述第二导电连接件与对应的所述第二导线连接。
8.进一步地，多个所述温敏导电纤维的第一端至第二端的延伸方向，与所述空心外壳的长度方向相同。
9.进一步地，所述温敏导电纤维的直径小于50微米、所述第一导线和所述第二导线的直径为20-200微米，所述空心外壳的外径小于1毫米，所述空心外壳的内径小于0.5毫米，所述温敏导电纤维、所述第一导线和所述第二导线的长度为1-500毫米。
10.进一步地，所述温敏导电纤维由负温度系数温敏材料制成，所述负温度系数温敏材料由碳基材料组成。
11.进一步地，所述碳基材料包括如下至少一种：聚丙烯腈基碳纤维、沥青基碳纤维、粘胶基碳纤维、酚醛基碳纤维、气相生长碳纤维。
12.进一步地，所述第一导电连接件和所述第二导电连接件为导电材料，所述导电材
料包括如下至少一种：焊锡、液态金属、银浆、碳浆、导电聚合物。
13.进一步地，所述空心外壳内还填充有导热介质，所述导热介质包括如下至少一种：空气、硅脂或油。
14.相对于现有技术，本实用新型具有以下技术效果：
15.1、本实用新型通过在空心外壳内设置直径小的第一导线、第二导线和温敏导电纤维，并且合理的设置温敏导电纤维在空心外壳内的排布，使得该温度传感器的体积更小，柔性化程度高，有利于该温度传感器进入动植物组织内部进行测温；
16.2、本实用新型的温敏导电纤维由负温度系数的碳基材料组成，能够进一步地扩大温度测量范围以及温度测量精确度，并且在空心外壳内设置导热介质，进一步提高测温准确度，能够应用于多个领域测温。
17.3、本实用新型的柔性温度传感器的直径小，能够通过微创方式，精准的测量组织内部温度分布，不影响待测物体的外观形貌。
18.为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本实用新型。
附图说明
19.图1为本实用新型一个实施例中的碳基温度传感器的结构示意图；
20.图2本实用新型一个实施例中的碳基温度传感器的结构示意图；
21.图3为本实用新型一个实施例中的碳基温度传感器的内部结构示意图；
22.图4为本实用新型一个实施例中的碳基温度传感器的内部结构示意图；
23.图5为本实用新型一个实施例中的碳基温度传感器的实体结构图；
24.图6为本实用新型一个实施例中的碳基温度传感器的实体放大结构图；
25.图7为本实用新型一个实施例中的碳基温度传感器的温度-电阻曲线图。
26.附图标记：10、碳基温度传感器；11、空心外壳；12、温敏导电纤维；13、第一导线； 14、第二导线；15、第一导电连接件；16、第二导电连接件。
具体实施方式
27.以下是本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。
28.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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。
29.需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以是直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
30.在本技术实施例使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本技术实施例。在本技术实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术
语“和 /或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
31.下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本技术相一致的所有实施方式。相反，它们仅是如所附权利要求书中所详述的、本技术的一些方面相一致的装置和方法的例子。在本技术的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序，也不能理解为指示或暗示相对重要性。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技术中的具体含义。
32.此外，在本技术的描述中，除非另有说明，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在 a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
33.为了实现动植物组织内部的温度分布检测，且满足传感器离开待测物体所留下的创口足够小，减小对动植物表面外观的影响，本实用新型实施例提供一种柔性化程度高，直径足够小，能够以微创的方式进入动植物组织内进行检测的碳基传感器。
34.请参阅图1，其为本实用新型一个实施例中的碳基温度传感器10的结构示意图，如图1 所示，碳基温度传感器10包括空心外壳11、温敏导电纤维12、第一导线13、第二导线14、第一导电连接件15和第二导电连接件16。其中，温敏导电纤维12、第一导线13、第二导线14、第一导电连接件15和第二导电连接件16均设置在空心外壳11内。
35.第一导线13通过第一导电连接件15与温敏导电纤维12的第一端连接，第二导线14通过第二导电连接件16与温敏导电纤维12的第二端连接。其中，温敏导电纤维12、第一导线 13、第二导线14、第一导电连接件15和第二导电连接件16相互之间不接触并且与空心外壳 11也不接触。这是为了防止导线之间接触造成的短路等情况，从而避免碳基温度传感器10 的损伤。
36.在一个实施例中，具体地，空心外壳11内还填充有导热介质，导热介质可以限定温敏导电纤维12、第一导线13和第二导线14的位置，并还能将外界温度传递至空心外壳内的温敏导电纤维12，温敏导电纤维12与导热介质完全接触，从而感受动植物组织温度变化。其中，导热介质可以是以下任意一种：空气、硅脂或油。
37.在本实用新型实施例中，空心外壳11由柔性材料制成，具体的，该空心外壳由塑料制成，而第一导线13和第二导线14则由具有导电功能的材料制成，该材料可以是金属材料，例如，铜等。第一导电连接件15和第二导电连接件16为导电材料，所述导电材料包括如下至少一种：焊锡、液态金属、银浆、碳浆、导电聚合物。
38.在一个实施例中，上述温敏导电纤维12是由负温度系数温敏材料制成，优选的，该负温度系数温敏材料由碳基材料组成。负温度敏感系数材料具有的电阻值随温度增大而减小的特性，碳纤维材料具有着良好的柔软性与导电性能。因此，由负温度敏感系数的碳基材料组成的温敏导电纤维12结合了两者的特性，不但具有良好的柔软性和导电性，其测温范围和测温精度也进一步地扩大。在其他实施例中，所述温敏导电纤维12还可以是由其他材料制成，如温敏浆料等。
39.优选地，该碳基材料至少包括以下一种：聚丙烯腈基碳纤维、沥青基碳纤维、粘胶基碳纤维、酚醛基碳纤维、气相生长碳纤维。
40.本实用新型的碳基温度传感器10测温时，是通过在第一导线13和第二导线14之间
施加电势差，形成一检测回路，并通过检测温敏导电纤维12由于感应到温度变化而产生的电阻值变化，从而导致的检测回路的电流信号变化，并将这一电流变化转化为温度变化。
41.具体的，如图2所示，在检测动植物温度时，将碳基温度传感器10插入动植物内部组织，在第一导线13的另一端接入电源端vcc，第二导线14的另一端接入温度检测模块，使得第一导线13和第二导线14之间产生电势差，形成一检测回路，并通过导热介质将动植物温度传递至温敏导电纤维12，温敏导电纤维12与导热介质完全接触，随着导热介质的温度的变化，温敏导电纤维12的载流子数目也随之变化，从而将其温度变化转化为电信号，通过第二导线14传输至温度检测模块，该温度检测模块能够将电信号转化为对应的温度信号，从而实现温度的检测。
42.优选地，为了使得碳基温度传感器10能够进入各种动植物组织，减少测温造成的损伤，设置温敏导电纤维12、第一导线13与第二导线14的直径小于50微米，空心外壳11的外径小于100毫米，空心外壳11的内径小于300微米。并且为了能够根据需要测不同位置的待测物品的温度，碳基温度传感器10的温敏导电纤维12、第一导线13和第二导线14的长度为 1-500毫米，能够满足各类产品测量所需要的长度。
43.如图3所示，为了能够使得本碳基温度传感器10实现对动植物的梯度测温，在另一个实施例中，碳基温度传感器10的温敏导电纤维12的数量为多个，第二导线14、第一导电连接件15和第二导电连接件16的数量为与温敏导电纤维12对应的多个。多个温敏导电纤维12 沿空心外壳11的长度方向依次排列，每个温敏导电纤维12的第一端分别通过对应的第一导电连接件与第一导线13连接，每个温敏导电纤维12的第二端分别通过对应的第二导电连接件与对应的第二导线14连接。在其他实施例中，第一导线13也可以是对应的多个。
44.优选地，温敏导电纤维12等间距的分布于该空心外壳11内部。该设置方式使得温敏导电纤维12均匀的分布在碳基温度传感器的检测部位，从而能够检测不同部位的温度，而不仅仅是某一点的温度，从而实现梯度排列测温，并且能够保证各个温敏导电纤维依次排列不会相互接触。
45.在一个优选地实施例中，如图4所示，将多个温敏导电纤维12的第一端至第二端方向沿空心外壳11的长度方向设置，使得温敏导电纤维12的方向一致。温敏导电纤维12沿其长度方向与空心外壳11长度方向一致时，可以根据空心外壳11的长度，合理的设置温敏导电纤维12的个数，并且相对于温敏导电纤12的长度方向垂直于空心外壳11长度方向的设置，该布局更合理，能够在加长温敏导电纤维的同时，进一步减小空心外壳11的直径，使得碳基温度传感器10的直径进一步减小。
46.在一个具体的实施例中，如图5-6所示，其为本实用新型一个实施例中的碳基温度传感器的实体图，可以得知，所述空心外壳的外径约为835微米，所述第一导线与所述第二导线为铜丝，所述铜丝的直径约为111微米，结合图6可知，所述温敏导电纤维的直径约为8微米。如图7所示，其为图5-6中的例子中的碳基温度传感器中的温度-电阻曲线图，可以看出，本实用新型实施例的碳基温度传感器的电阻随温度的升高而逐渐减小。本实用新型实施例的温敏导电纤维直径非常细小，但是其电阻-温度变化趋势明显，即使所述温敏导电纤维的直径减少也未影响其对温度的敏感程度。因此，能够以微创的方式进入动植物组织后，精准有效的测量动植物组织温度。
47.本实用新型所提供的碳基温度传感器10通过在空心外壳11内设置直径小的温敏
导电纤维12、第一导线13和第二导线14，使得该温度传感器的直径和体积更小，有利于该温度传感器进入动植物组织内部进行测温，能够通过微创方式，精准的测量组织内部温度分布，不影响待测物体的外观形貌。并且温敏导电纤维12、第一导线13和第二导线14的长度也可以根据需要调节，从而可以检测不同位置温度。温敏导电纤维12还具有较好的柔性，使得碳基温度传感器10的柔性增大，易弯折。该温敏导电纤维12由负温度系数温敏材料制成，该材料随温度上升，其本身的阻值会变小，从而扩大了温度检测范围，能够应用于多个领域测温。
48.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。