仪器仪表学报

作者：刘梅，白鑫，王嘉诚，周小彤，王志明

单位：刘梅,1.上海大学机电工程与自动化学院上海200444； 2.智能光电系统感知及应用四川省高校重点实验室达州635000,mliu@shu.edu.cn,白鑫,上海大学机电工程与自动化学院上海200444,,王嘉诚,上海大学机电工程与自动化学院上海200444,,周小彤,上海大学机电工程与自动化学院上海200444,,王志明,上海大学机电工程与自动化学院上海200444,suwangzm@shu.edu.cn,

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

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

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-9.4mV/℃，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。

来源：2025年第3期

《仪器仪表学报》期刊编辑部

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