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温度传感器和温度传感系统

温度传感器和温度传感系统

IPC分类号 : G01K7/00,G01K1/16

申请号
CN202020193125.1
可选规格
  • 专利类型: 实用新型专利
  • 法律状态: 有权
  • 申请日: 2020-02-21
  • 公开号: 211373861U
  • 公开日: 2020-08-28
  • 主分类号: G01K7/00
  • 专利权人: 中国科学院深圳先进技术研究院

专利摘要

本实用新型实施例提供了一种温度传感器和温度传感系统。该温度传感器包括:触摸层,所述触摸层包括相反的第一面和第二面,所述触摸层的第一面用于感受外部环境或外部物体的温度;传感层,所述传感层包括相反的第三面和第四面,所述传感层的第三面与所述触摸层的第二面相接触,用于接收所述触摸层传递的所述温度,并根据所述温度产生电信号,所述传感层的第四面固定在所述假肢上。达到降低传感器的制作成本和将传感器轻量化的效果。

权利要求

1.一种温度传感器,其特征在于,应用于假肢,所述温度传感器包括:

触摸层,所述触摸层包括相反的第一面和第二面,所述触摸层的第一面用于感受外部环境或外部物体的温度;

传感层,所述传感层包括相反的第三面和第四面,所述传感层的第三面与所述触摸层的第二面相接触,用于接收所述触摸层传递的所述温度,并根据所述温度产生电信号,所述传感层的第四面固定在所述假肢上。

2.如权利要求1所述的温度传感器,其特征在于,所述传感层的厚度为30-50微米。

3.如权利要求1所述的温度传感器,其特征在于,所述传感层为聚偏氟乙烯PVDF材料。

4.如权利要求1所述的温度传感器,其特征在于,所述传感层为包括多个孔洞的封闭薄膜。

5.如权利要求3所述的温度传感器,其特征在于,所述触摸层为导热材料。

6.如权利要求5所述的温度传感器,其特征在于,所述导热材料为金属。

7.如权利要求6所述的温度传感器,其特征在于,所述金属包括金、铜或铝中的一种或多种。

8.一种温度传感系统,其特征在于,包括如权利要求1-7任一项所述温度传感器,还包括:

处理模块,所述处理模块的第一端和所述传感层的第三面电连接,所述处理模块的第二端和所述传感层的第四面电连接,所述处理模块的第一端和第二端用于接收所述传感层产生的电信号,并根据所述电信号确定所述假肢和所述外部环境的相对温差。

9.如权利要求8所述的温度传感系统,其特征在于,所述处理模块用于确定所述电信号的变化斜率,以根据所述电信号的变化斜率确定所述假肢和所述外部环境或外部物体的相对温差。

10.如权利要求8所述的温度传感系统,其特征在于,还包括:

反馈模块,所述反馈模块与所述处理模块电连接,用于根据所述相对温差对佩戴所述假肢的人体进行提示。

说明书

技术领域

本实用新型实施例涉及传感器技术领域,尤其涉及一种温度传感器和温度传感系统。

背景技术

温度检测是传感器的常见应用,工业化、商业化产品中均有广泛应用。而目前针对假肢手的温度检测却缺乏相关技术研究。主要是由于假肢手可用于集成空间相对较少,且对添加的传感器尺寸有较为严格的要求。为假肢手添加温度传感器能够有效保护假肢手,当假肢手接触过热物体时产生警报信息。并且,目前假肢手弃用率高的一大问题是,使用者在使用假肢手的时候无法产生触摸反馈,即对物体没有真实的接触感,而温度即是物体的基本物理信息。

目前,温度传感器分为以下几种:热敏电阻传感器、红外温度传感器和热电偶传感器等多种。以红外温度传感器为例,红外温度传感器是利用红外探测仪,分析物体的热辐射。不同温度的物体所发出的热辐射频率不同。

然而,红外温度传感器制作的成本高,且结构复杂。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种温度传感器和温度传感系统,以实现降低传感器的制作成本和将传感器轻量化的效果。

第一方面,本实用新型实施例提供了一种温度传感器,包括:

触摸层,所述触摸层包括相反的第一面和第二面,所述触摸层的第一面用于感受外部环境或外部物体的温度;

传感层,所述传感层包括相反的第三面和第四面,所述传感层的第三面与所述触摸层的第二面相接触,用于接收所述触摸层传递的所述温度,并根据所述温度产生电信号,所述传感层的第四面固定在所述假肢上。

可选的,所述传感层的厚度为30-50微米。

可选的,所述传感层为聚偏氟乙烯PVDF材料。

可选的,所述传感层为包括多个孔洞的封闭薄膜。

可选的,所述触摸层为导热材料。

可选的,所述导热材料为金属。

可选的,所述金属包括金、铜或铝中的一种或多种。

第二方面,本实用新型实施例提供了一种温度传感系统,包括:

本实用新型任意实施例提供的温度传感器,还包括:

处理模块,所述处理模块的第一端和所述传感层的第三面电连接,所述处理模块的第二端和所述传感层的第四面电连接,所述处理模块的第一端和第二端用于接收所述传感层产生的电信号,并根据所述电信号确定所述假肢和所述外部环境的相对温差。

可选的,所述处理模块用于确定所述电信号的变化斜率,以根据所述电信号的变化斜率确定所述假肢和所述外部环境或外部物体的相对温差。

可选的,还包括:

反馈模块,所述反馈模块与所述处理模块电连接,用于根据所述相对温差对佩戴所述假肢的人体进行提示。

本实用新型实施例的温度传感器包括触摸层,所述触摸层包括相反的第一面和第二面,所述触摸层的第一面用于感受外部环境或外部物体的温度;传感层,所述传感层包括相反的第三面和第四面,所述传感层的第三面与所述触摸层的第二面相接触,用于接收所述触摸层传递的所述温度,并根据所述温度产生电信号,所述传感层的第四面固定在所述假肢上,解决了目前传感器制作的成本高,且结构复杂的问题,实现了降低传感器的制作成本和将传感器轻量化的效果。

附图说明

图1是本实用新型实施例一提供的一种温度传感器的应用场景示意图;

图2是本实用新型实施例一提供的一种温度传感器的结构示意图;

图3是本实用新型实施例一提供的一种传感层由多个传感子层在厚度方向上进行叠加的示意图;

图4是本实用新型实施例一提供的一种传感层由多个传感子层在水平方向进行拼接的示意图;

图5是本实用新型实施例一提供的一种通过假肢手触摸外部物体的示意图;

图6是本实用新型实施例二提供的一种温度传感系统的结构示意图;

图7是本实用新型实施例二提供的另一种温度传感系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型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实用新型,而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是,为了便于描述,附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

此外,术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种方向、动作、步骤或元件等,但这些方向、动作、步骤或元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个方向、动作、步骤或元件与另一个方向、动作、步骤或元件区分。举例来说,在不脱离本申请的范围的情况下,可以将第一面为第二面,且类似地,可将第二面称为第一面。第一面和第二面两者都是面,但其不是同一面。术语“第一”、“第二”等而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。

实施例一

参考图1,图1是本实用新型实施例一的一种温度传感器的应用场景示意图。如图1所示,本实用新型实施例的温度传感器A安装在假肢100上,从而在利用假肢100接触外部环境或握持外部物体时,能通过安装在假肢100上的温度传感器A进行感知。参考图2,图2为本实用新型实施例一提供的一种温度传感器的结构示意图。如图2所示,本实用新型实施例提供了一种温度传感器,包括触摸层110和传感层120。本实施例的温度传感器用于固定在假肢上检测外部环境或外部物体的温度,其中:

所述触摸层110包括相反的第一面111和第二面112,所述触摸层110的第一面111用于感受外部环境或外部物体的温度;

所述传感层120包括相反的第三面121和第四面122,所述传感层120的第三面121与所述触摸层110的第二面112相接触,用于接收所述触摸层110传递的所述温度,并根据所述温度产生电信号,所述传感层120的第四面122固定在所述假肢130上。

具体的,传感层120可以是具有热释电效应的材料薄膜。热释电效应是指极化强度随温度改变而表现出的电荷释放现象,宏观上是温度的改变使在材料的两端出现电压或产生电流。在一个实施例中,优选的,传感层120为聚偏氟乙烯PVDF材料。PVDF材料具有体积小的特点,易于集成到传感器中,缩小温度传感器的体积。PVDF材料是由纯度≥99.99%的偏氟乙烯(VDF)均聚而成的涂料用PVDF可熔性氟碳树脂。有70%PVDF树脂制成的氟碳涂料经喷涂或辊涂等工艺经烘烤制成的漆膜具有无与伦比的超耐候性能及加工性能。在一个实施例中,传感层120的厚度为30-50微米。在一个实施例中,传感层120为包括多个孔洞的封闭薄膜。可选的,参考图3,传感层120可以由多个传感子层1201在厚度方向上进行叠加得到。可选的,参考图4,传感层120还可以是由多个传感子层1201在与厚度方向垂直的水平方向进行拼接得到,从而增大传感层120的面积。

具体的,触摸层110为导热材料,触摸层110可以是导热材料的薄膜。触摸层110可以是具有固定形状的薄膜。可选的,接触层的厚度为30-50微米。在一个实施例中,优选的,导热材料为金属。由于金属的导热性强,在触碰到高温物体时,温度快速传导也能让PVDF材料检测到高温信号。除此之外,金属薄膜的存在也能一定程度上保护PVDF材料。可选的,金属包括金、铜或铝中的一种或多种,此处不做具体限制。PVDF材料除了具备热释电效应,同时还具备的压电效应。当假肢触碰物体的同时,也会对传感层120进行一定程度的挤压,因此由于压电效应也会产生部分电流。然而,压电效应产生的电流会影响温度判断的准确性。而触摸层110为金属时,具有良好的导热性能可以精准且快速传递外部环境或外部物体的温度,同时还能减少因压电效应产生电流影响温度的判断。

具体的,假肢具体可以是假肢手、假肢腿或其他部位的假肢,此处不做限制。图5是本实用新型实施例通过假肢手触摸外部物体的示意图。通过图5可知,本实施例的温度传感器A安装在假肢手101中与水杯200接触的位置,例如假肢手101的手指上,同时参考图1,则在使用假肢手拿取水杯200时,温度传感器A的触摸层110的第一面111可以与水杯进行接触,从而感受水杯的温度。此时,由于传感层120的第三面121和触摸层110的第二面112接触,则传感层120可以接收到水杯200的温度,并根据水杯的温度产生电信号,从而判断是否需要对佩戴假肢的人体进行反馈。

本实用新型实施例的技术方案,温度传感器包括触摸层,所述触摸层包括相反的第一面和第二面,所述触摸层的第一面用于感受外部环境或外部物体的温度;传感层,所述传感层包括相反的第三面和第四面,所述传感层的第三面与所述触摸层的第二面相接触,用于接收所述触摸层传递的所述温度,并根据所述温度产生电信号,所述传感层的第四面固定在所述假肢上。由于只有触摸层和接触层,则本实施例的温度传感器结构简单有效,达到了降低传感器的制作成本和将传感器轻量化的技术效果。

实施例二

图6为本实用新型实施例二提供的一种温度传感系统的结构示意图。如图6所示,本实用新型实施例提供了一种温度传感系统,包括温度传感器20和处理模块30。本实施例的温度传感系统用于固定在假肢上检测外部环境或外部物体的温度。其中:

温度传感器20包括触摸层210和传感层220,所述触摸层210包括相反的第一面211和第二面212,所述触摸层210的第一面211用于感受外部环境或外部物体的温度;

所述传感层220包括相反的第三面221和第四面222,所述传感层220的第三面221与所述触摸层210的第二面212相接触,用于接收所述触摸层210传递的所述温度,并根据所述温度产生电信号,所述传感层220的第四面222固定在所述假肢上。

所述处理模块30的第一端和所述传感层220的第三面221电连接,所述处理模块30的第二端和所述传感层220的第四面222电连接,所述处理模块30的第一端和第二端用于接收所述传感层220产生的电信号,并根据所述电信号确定所述假肢和所述外部环境的相对温差。

具体的,由于热释电效应,外部环境或外部物体的温度通过触摸层210传递给传感层220时,传感层220的第三面221和第四面222会形成电压或电流。处理模块30的第一端和传感层220的第三面221连接,处理模块30的第二端和传感层220的第四面222连接,则可以产生的电压或电流,确定假肢触摸的物体和外部环境的温差。具体的,该温度传感器20暴露在空气中,温度传感器20的温度和环境温度差不多。当假肢触碰到一个高温物体时,就会产生电信号,可以根据电信号的大小确定相对温差的大小。可选的,可以在传感层220的第三面221固定一个正极金属片,在传感层220的第四面222固定一个负极金属片,传感层220可以通过正极金属片和负极金属片和处理模块30进行电连接。

在一个实施例中,处理模块30用于确定所述电信号的变化斜率,以根据所述电信号的变化斜率确定所述假肢和所述外部环境或外部物体的相对温差。

具体的,通过温度传感器20由于热释电性质产生的信号做峰值判断和变化斜率判断。即可获得接触的外部物体的大致温度。其基本原理是,如果接触物体温度比假肢手温度高的越多,由于热释电效应产生的信号峰值越大,且信号上升的变化斜率越大。如果接触物体温度比假肢手温度低,则产生负值信号,其余同理。

可选的,传感层220为PVDF材料。可选的,该处理模块30可以包括预处理单元和分析单元。预处理单元用于对电信号进行预处理,分析单元用于对预处理后的电信号进行分析,以确定假肢和外部环境的相对温差。具体的,由于PVDF材料制成的温度传感器20的高灵敏度,实时监测过程中会有一些高频噪声和基线漂移。因此,需要将温度传感器20获取得到的电信号进行滤波降噪,温度变化产生的信号都在较低频段(<10Hz),因此通过低通滤波器即可滤除高频干扰噪声。另外,可通过中值滤波实时滤除监测过程中的基线漂移。

参考图7,图7是本实用新型实施例提供的另一种温度传感系统的结构示意图。温度传感系统还包括:

反馈模块40,所述反馈模块40与所述处理模块30电连接,用于根据所述相对温差对佩戴所述假肢的人体进行提示。

具体的,处理模块30根据电信号确定相对温差后,将分析结果发送至反馈模块40,反馈模块40根据分析结果判断是否需要进行提示。当在本实施例中,当相对温差大于温差阈值时,则给佩戴假肢的人体进行提示。可选的,可以温度过高时进行提示,也可以使温度过低时进行提示,此处不做限制。具体的,提示的方式可以是语音提示,可以是热刺激提示,还可以是通过电刺激的方式来提示,此处不做限制。优选的,通过电刺激的方式来提示。电刺激的实现结构较小,易于集成。通过产生微弱电流,并集中某一点刺激使用者,刺激感明显且不会造成伤害。可选的,还可以预先设置多种模式,对应接触物体相对温度。如极低温、低温、常温、高温、极高温,并对这几种模式产生不用应对反馈机制。

本实用新型实施例的技术方案,温度传感系统包括温度传感器和处理模块,温度传感器包括触摸层,所述触摸层包括相反的第一面和第二面,所述触摸层的第一面用于感受外部环境或外部物体的温度;传感层,所述传感层包括相反的第三面和第四面,所述传感层的第三面与所述触摸层的第二面相接触,用于接收所述触摸层传递的所述温度,并根据所述温度产生电信号,所述传感层的第四面固定在所述假肢上;所述处理模块的第一端和所述传感层的第三面电连接,所述处理模块的第二端和所述传感层的第四面电连接,所述处理模块的第一端和第二端用于接收所述传感层产生的电信号,并根据所述电信号确定所述假肢和所述外部环境的相对温差。由于只有触摸层和接触层,则本实施例的温度传感器结构简单有效,达到了降低传感器的制作成本和将传感器轻量化的技术效果。

注意,上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解,本实用新型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实用新型的保护范围。因此,虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明,但是本实用新型不仅仅限于以上实施例,在不脱离本实用新型构思的情况下,还可以包括更多其他等效实施例,而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

温度传感器和温度传感系统专利购买费用说明

专利买卖交易资料

Q:办理专利转让的流程及所需资料

A:专利权人变更需要办理著录项目变更手续,有代理机构的,变更手续应当由代理机构办理。

1:专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2:按规定缴纳著录项目变更手续费。

3:同时提交相关证明文件原件。

4:专利权转移的,变更后的专利权人委托新专利代理机构的,应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A:(1)直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,(2)通过代办处缴纳,(3)通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q:专利转让变更,多久能出结果

A:著录项目变更请求书递交后,一般1-2个月左右就会收到通知,国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。

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