一种量子点荧光温度传感系统

1.本实用新型涉及温度传感系统，尤其涉及到一种量子点荧光温度传感系统，属于光电传感应用领域。


背景技术：

2.近年来，我国工业现代化的进程和电子信息产业连续的高速增长，带动了传感器市场的快速上升。温度传感器是将非电学的物理量转换为电学量，从而可以进行温度精确测量与自动控制的半导体器件。温度传感器用途十分广泛，可用作温度测量与控制、温度补偿、流速、流量和风速测定等，被广泛应用于航空航天、气象、环境、家用电器及消费电子等领域。
3.传统的温度传感器有热电偶温度传感器，热电阻温度传感器等，热电偶温度传感器虽然测量范围比较广，但是灵敏度非常低，一些温度精度要求高的地方无法应用，而且抗干扰能力弱；热电阻温度传感器虽然测量精度高，但是范围较窄。传统温度传感器普遍存在无法兼顾精度和范围的问题，且部分传感器在测量过程需要电的参与，存在一定的安全隐患，不能满足医疗、高压电气设备监测、冶金加工等安全要求高的领域，导致传统的温度传感器在应用环境、测温范围和测温精度上具有一定的局限性。近年来，半导体量子点作为一种新型的材料已经广泛应用于光放大器、光开关、细胞生物学基因组学和蛋白质组学等相关领域，利用量子点的光致荧光特性研制出的光学传感器和温度传感器等元器件也表现出一系列优异性能，其中量子点温度传感器具有测温参量多、测温准确度高、测量范围广、分辨率高和动态响应好等优点使其具有较高的研究价值。比如，专利公开号为cn112345113a的一种小型量子点温度传感器，该传感器具有结构简单，成本低的特点，但其温度调节范围为30～120℃，测量范围较小，无法用于极端环境下的温度测量。


技术实现要素：

4.针对现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种量子点荧光温度传感系统，该系统具有测温准确度高、分辨率高等优点，能满足特殊环境下的各种测温需求。
5.本实用新型所采用的技术方案为：一种量子点荧光温度传感系统，包括激光光源（1）、y型光纤（2）、量子点荧光温度传感器（3）、usb光纤光谱仪（4）、pc终端（5）；所述的激光光源（1）连接y型光纤（2）的一个接收端，量子点荧光温度传感器（3）连接y型光纤（2）的发射端，y型光纤（2）的另一接收端与usb光纤光谱仪（4）连接，usb光纤光谱仪（4）通过usb数据线与pc终端（5）相连接；其特征在于，所述的量子点荧光温度传感器（3）包括：金属铜外壳（6）、光纤接口（7）、凸透镜（8）、准直镜（9）、聚光杯（10）、量子点薄膜（11）、底座（12）；所述的金属铜外壳（6）上下两端带有内螺纹，上端为光纤接口（7），下端为底座（12）接口；所述的底座（12）为由圆形底与带有外螺纹的圆柱一体成型，成倒t字形结构，与金属铜外壳（6）采用螺纹结构连接；所述的量子点薄膜（11）涂覆于圆形玻璃片上，圆形玻璃片粘贴于底座（12）带有外螺纹的圆柱底面上；所述的量子点薄膜（11）位于聚光杯（10）的焦点端，所述的聚光杯
（10）另一端安装有准直镜（9），准直镜（9）位于凸透镜（8）的一个焦点处，所述的光纤接口（7）位于凸透镜（8）的另一个焦点处，所述的光纤接口（7）采用sma905光纤接口尺寸标准。
6.所述的量子点薄膜（11）为cdse/zns 核壳量子点，其厚度为8nm-10nm。
7.所述的量子点荧光温度传感器（3）的整体尺寸为5cm，金属铜外壳的直径为4cm。
8.所述的激光光源（1）为半导体激光器，波长不低于200nm，不高于450nm。
9.本实用新型的有益效果为：
10.1.量子点荧光温度传感器（3）内聚光杯（10）、凸透镜（8）和准直镜（9）的设计方法使得激光激发量子点薄膜（11）后产生的量子点荧光可以更好地反馈回y型光纤（2）。
11.2.底座（12）与金属铜外壳（6）采用螺纹连接设计可以自由拆卸从而实现量子点薄膜（11）的替换与校准。
附图说明
12.下面结合附图及具体方式对本实用新型作进一步说明。
13.图1为本实用新型系统结构示意图；
14.图2为量子点荧光温度传感器结构示意图；
15.图中：1为激光光源、2为y型光纤、3为量子点荧光温度传感器、4为usb光纤光谱仪、5为pc终端、6为铜金属外壳、7为光纤接口、8为凸透镜、9为准直镜、10为聚光杯、11为量子点薄膜、12为底座。
具体实施方式
16.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、完整的描述。
17.图1，图2中，一种量子点荧光温度传感系统，包括激光光源1、y型光纤2、量子点荧光温度传感器3、usb光纤光谱仪4、pc终端5；所述的激光光源1连接y型光纤2的一个接收端，量子点荧光温度传感器3连接y型光纤2的发射端，y型光纤2的另一接收端与usb光纤光谱仪4连接，usb光纤光谱仪4通过usb数据线与pc终端5相连接；所述的量子点荧光温度传感器3包括：金属铜外壳6、光纤接口7、凸透镜8、准直镜9、聚光杯10、量子点薄膜11、底座12；其特征在于，所述的金属铜外壳6上下两端带有内螺纹，上端为光纤接口7，下端为底座12接口；所述的底座12为由圆形底与带有外螺纹的圆柱一体成型，成倒t字形结构，与金属铜外壳6采用螺纹结构连接；所述的量子点薄膜11涂覆于圆形玻璃片上，圆形玻璃片粘贴于底座12带有外螺纹的圆柱底面上；所述的量子点薄膜11位于聚光杯10的焦点端，所述的聚光杯10另一端安装有准直镜9，准直镜9位于凸透镜8的一个焦点处，所述的光纤接口7位于凸透镜8的另一个焦点处，所述的光纤接口7采用sma905光纤接口尺寸标准。
18.该实用新型装置的工作过程：启动激光光源1，发射出激光，激光通过y型光纤2的接收端发射至所制作的量子点温度传感器3，激光通过凸透镜8、准直镜9后照射于量子点薄膜11上激发量子点薄膜11光致发光，所激发的量子点荧光通过聚光杯10、准直镜9、凸透镜8，汇聚y型光纤2发射端，经光纤传输至usb光纤光谱仪4，usb光纤光谱仪4经过光电转换获得荧光光谱信息，并通过usb数据线传输至pc终端5，pc终端5对安装有荧光光谱信息处理程序，通过所建立的光谱峰值波长与温度的函数关系，获得并显示所传感检测的温度。


技术特征：
1.一种量子点荧光温度传感系统，包括激光光源（1）、y型光纤（2）、量子点荧光温度传感器（3）、usb光纤光谱仪（4）、pc终端（5）；所述的激光光源（1）连接y型光纤（2）的一个接收端，量子点荧光温度传感器（3）连接y型光纤（2）的发射端，y型光纤（2）的另一接收端与usb光纤光谱仪（4）连接，usb光纤光谱仪（4）通过usb数据线与pc终端（5）相连接；其特征在于，所述的量子点荧光温度传感器（3）包括：金属铜外壳（6）、光纤接口（7）、凸透镜（8）、准直镜（9）、聚光杯（10）、量子点薄膜（11）、底座（12）；所述的金属铜外壳（6）上下两端带有内螺纹，上端为光纤接口（7），下端为底座（12）接口；所述的底座（12）为由圆形底与带有外螺纹的圆柱一体成型，成倒t字形结构，与金属铜外壳（6）采用螺纹结构连接；所述的量子点薄膜（11）涂覆于圆形玻璃片上，圆形玻璃片粘贴于底座（12）带有外螺纹的圆柱底面上；所述的量子点薄膜（11）位于聚光杯（10）的焦点端，所述的聚光杯（10）另一端安装有准直镜（9），准直镜（9）位于凸透镜（8）的一个焦点处，所述的光纤接口（7）位于凸透镜（8）的另一个焦点处，所述的光纤接口（7）采用sma905光纤接口尺寸标准。2.根据权利要求1所述的一种量子点荧光温度传感系统，其特征在于，所述的量子点薄膜（11）为cdse/zns核壳量子点，其厚度为8nm-10nm。3.根据权利要求1所述的一种量子点荧光温度传感系统，其特征在于，所述的量子点荧光温度传感器（3）的整体尺寸为5cm，金属铜外壳的直径为4cm。4.根据权利要求1所述的一种量子点荧光温度传感系统，其特征在于，所述的激光光源（1）为半导体激光器，波长不低于200nm，不高于450nm。

技术总结
本实用新型涉及一种量子点荧光温度传感系统，包括激光光源、Y型光纤、量子点荧光温度传感器、USB光纤光谱仪、PC终端；激光光源和USB光纤光谱仪分别连接Y型光纤的两个接收端，量子点荧光温度传感器连接Y型光纤的发射端，USB光纤光谱仪通过USB数据线与PC终端连接；量子点荧光温度传感器包括：铜外壳、光纤接口、凸透镜、准直镜、聚光杯、量子点薄膜、底座；量子点薄膜涂覆于粘贴在底座圆柱底面的玻璃片上，聚光杯的焦点端放有量子点薄膜，另一端安装准直镜，光纤接口和准直镜分别位于凸透镜的左右焦点处；本实用新型具有温度探测准确度高、分辨率高、范围宽、光电分离等优点，可用于矿井、农业大棚等领域温度实时在线监测。业大棚等领域温度实时在线监测。业大棚等领域温度实时在线监测。


技术研发人员：金伟东 刘涵 牛壮 黄杰 詹前进 蔡培庆
受保护的技术使用者：中国计量大学
技术研发日：2022.04.06
技术公布日：2022/7/11