一种传感元件和智能传感器／节点制造技术

本发明专利技术公开了一种传感元件和智能传感器／节点，基于一种新型敏感材料的具有保护功能的新型传感元件，利用新型敏感材料对温度敏感且超过“警戒”温度物性和结构发生变化的特性全新设计的基本传感元件。对工作环境进行温度监测，特别是在电子／电气热管理和电气火灾安全技术应用领域，一旦发生热失控或发生火灾，发出报警信号的同时，通过材料自身特性和机制释放自身内载的保护性物质，对监测环境和对象采取应急性保护措施，进而防止初期危险的进一步扩散和蔓延，同时为后续保护措施争取急救黄金时间。进而实现初期火灾的就地治理和对隐患和危险的早期发现和初期治理，把危险遏制于根源和初始，把事故防范于未然。把事故防范于未然。把事故防范于未然。

【技术实现步骤摘要】
一种传感元件和智能传感器／节点


[0001]本专利技术属于传感
，特别涉及了电子／电气热管理和电气火灾的带有保护功能的新型传感元件和传感器。

技术介绍

[0002]在人类认识世界和改造世界的过程中，仅仅依靠人的五官获取外界信息是远远不够的，因此人们专利技术了能够代替或补充人体五官功能的传感器。目前传感器已经渗透到了人们日常生活各个方面，被广泛应用于工农业、医疗卫生、军事国防、环境保护等领域。
[0003]传感器能够感受到指定的被测量，因此传感器处于感知与识别系统的最前端，用来获取监测信息，传感器的性能直接影响整个监测系统的性能，对系统准确性和及时性起到决定性作用。随着现代科技的进步，特别是微电子机械系统、超大规模集成电路等技术的发展，使得现代传感器走上微型化、智能化和网络化的发展方向；传感技术和网络技术的融合、通过各种感知设备、传感器网、互联网连接物体与物体，实现无处不在的感知，丰富和增强人类的感知能力和范围；依据传感器节点所获取的数据进行决策，通过控制和反馈等方式改变对象的行为等。以用户体验为核心的全新行业和技术在各个应用领域都有长足的发展，比如智能电网、智能家居、智能工业、智能消防等跟我们日常和生活息息相关的领域和行业。
[0004]随着技术和应用的拓展，信息的来源、种类、数量的不断地增加，对传感元件和传感器的性能和成本等问题提出更多要求的同时，对其稳定性和安全性方面也提出了更高的要求。

技术实现思路

[0005]为了解决上述
技术介绍
提到的技术问题，本专利技术提出了一种传感元件和智能传感器／节点。
[0006]为了实现上述技术目的，本专利技术的技术方案为：一种传感元件，包括传感组件和测量组件，所述传感组件包括敏感单元和转换单元，所述敏感单元由热敏微胶囊构成，所述热敏微胶囊包括对温度敏感的温感外壳以及包覆于温感外壳内部的保护物质，所述敏感单元与转换单元构成传感模型，所述测量组件的输入端与转换单元的信号输出端连接；当监测点出现热失控或发生火情，热敏微胶囊的温感外壳在热作用下激活并破裂，释放其内载的保护物质，实现降温和/或熄火，同时由于热敏微胶囊受热变化导致敏感单元发生变化,进而影响传感模型的参数发生变化，测量组件实时采集传感模型的参数变化并将其转换为电信号输出。
[0007]进一步地，所述传感模型包括但不限于电容式传感模型、电阻式传感模型、磁电式传感模型和压电式传感模型。
[0008]进一步地，所述敏感单元包括但不限于因敏感单元结构发生变化而产生传感效应、因敏感单元物性发生变化而产生传感效应，以及因敏感单元结构和物性同时发生变化
而产生复合传感效应的传感模型。
[0009]进一步地，所述转换单元包括但不限于直接输出电气量供测量组件测量的转换单元，将非电气量转换为电气量、再以测量组件测量的转换单元，以及本身为元件传感器、利用元件传感器间接测量被测物理量的转换单元；转换单元的转换包括但不限于原始信号经信号转换电路的补偿、放大、滤波、转换以及调理处理。
[0010]进一步地，所述传感模型采用电容模型，所述转换单元为电容模型中的一对电极板，所述敏感单元置于电极板间，作为电容模型中的介质和／或作用于电极板；当监测点出现热失控或发生火情，敏感单元的热敏微胶囊受热变化导致电容模型的参数发生变化，从而导致电极板间电容值发生变化并被测量组件所获取到。
[0011]进一步地，所述传感模型采用电阻模型，所述转换单元包括可变电阻器和弹性件，所述弹性件一端固定，另一端连接可变电阻器的移动端，在敏感单元作用下弹性件处于受力状态；当监测点出现热失控或发生火情，敏感单元的热敏微胶囊受热变化导致弹性件失力复位改变可变电阻器的移动端位置，从而导致可变电阻器的电阻值发生变化并被测量组件所获取到。
[0012]进一步地，所述传感模型采用磁电模型，所述转换单元包括永磁体和感应线圈，所述感应线圈置于永磁体产生的磁场中，通过设置所述敏感单元能够改变经过感应线圈的磁通量；当监测点出现热失控或发生火情，敏感单元的热敏微胶囊受热变化导致感应线圈产生感应电动势，并被测量组件所获取到。
[0013]进一步地，所述传感模型采用压电模型，所述转换单元包括压电片，通过所述敏感单元向所述压电片施力；当监测点出现热失控或发生火情，敏感单元的热敏微胶囊受热变化导致压电片受力形变产生电压，并被测量组件所获取到。
[0014]进一步地，所述热敏微胶囊为具有胶囊结构的纳米和/或微米级别的固态微颗粒；所述温感外壳采用单层、多层或复合结构，温感外壳的成分为有机材料、无机材料、复合材料和/或高分子材料及其复合物，具有稳定的机械性能和结构；所述保护物质包括功能保护物质和相变驱动物质，所述功能保护物质包括但不限于灭火物质、冷却物质和/或阻燃物质，所述相变驱动物质为在热作用下发生相变并易汽化而驱动功能保护物质一同喷出的物质；所述敏感单元包括但不限于由热敏微胶囊经模压、铸塑、缠绕和/或涂布工艺制作成型，根据不同空间限制、功能要求和工程设计具有不同的形状、大小和容量，并通过粘合、涂布、机械件和/或封装的方式安装集成为传感组件。
[0015]一种智能传感器／节点，包括上述的传感元件，还包括微处理器和通信模块，所述微处理器与传感元件中的测量组件的输出端连接，并通过通信模块与接收终端或后端服务器建立通信连接，微处理器将测量组件输出的信号进一步分析处理并跟预先设置的预警阈值进行比较判断，并将判断结果通过通信模块发送给接收终端或后端服务器，接收终端或后端服务器根据接收到的判断结果发出控制命令或执行相应操作。
[0016]采用上述技术方案带来的有益效果：本专利技术对工作环境进行温度监测，特别是在电子／电气热管理和电气火灾安全技术应用领域，一旦发生热失控或发生火灾，发出报警信号的同时，通过材料自身特性和机制释放自身内载的保护性物质，对监测环境和对象采取应急性保护措施，进而防止初期危险的进一步扩散和蔓延，同时为后续保护措施争取急救黄金时间。进而实现初期火灾的就地
治理和对隐患和危险的早期发现和初期治理，把危险遏制于根源和初始，把事故防范于未然。
附图说明
[0017]图1为实施例1的结构框图；图2为电容模型中对应介电常数变化的实施示意图；图3为电容模型中对应极板间距变化的实施示意图；图4为电容模型中对应极板面积变化的实施示意图；图5为电阻模型中对应平动方案的实施示意图；图6为电阻模型中对应转动方案的实施示意图；图7为磁电模型中对应动生电动势的实施示意图；图8为磁电模型中对应感生电动势的实施示意图；图9为压电模型的实施示意图；图10为实施例2的结构框图。
具体实施方式
[0018]以下将结合附图，对本专利技术的技术方案进行详细说明。
[0019]实施例1如图1所示，一种传感元件，包括传感组件和测量组件，所述传感组件包括敏感单元和转换单元，所述敏感单元由热敏微胶囊构成，所述热敏微胶囊包括对温度敏感的温感外壳以及包覆于温感外壳内部的保护物质，所述敏感单元与转换单元构成传感模型，所述测量组件的输入端与转换本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种传感元件，其特征在于：包括传感组件和测量组件，所述传感组件包括敏感单元和转换单元，所述敏感单元由热敏微胶囊构成，所述热敏微胶囊包括对温度敏感的温感外壳以及包覆于温感外壳内部的保护物质，所述敏感单元与转换单元构成传感模型，所述测量组件的输入端与转换单元的信号输出端连接；当监测点出现热失控或发生火情，热敏微胶囊的温感外壳在热作用下激活并破裂，释放其内载的保护物质，实现降温和/或熄火，同时由于热敏微胶囊受热变化导致敏感单元发生变化,进而影响传感模型的参数发生变化，测量组件实时采集传感模型的参数变化并将其转换为电信号输出。2.根据权利要求1所述传感元件，其特征在于：所述传感模型包括但不限于电容式传感模型、电阻式传感模型、磁电式传感模型和压电式传感模型。3.根据权利要求1所述传感元件，其特征在于：所述敏感单元包括但不限于因敏感单元结构发生变化而产生传感效应、因敏感单元物性发生变化而产生传感效应，以及因敏感单元结构和物性同时发生变化而产生复合传感效应的传感模型。4.根据权利要求1所述传感元件，其特征在于：所述转换单元包括但不限于直接输出电气量供测量组件测量的转换单元，将非电气量转换为电气量、再以测量组件测量的转换单元，以及本身为元件传感器、利用元件传感器间接测量被测物理量的转换单元；转换单元的转换包括但不限于原始信号经信号转换电路的补偿、放大、滤波、转换以及调理处理。5.根据权利要求1所述传感元件，其特征在于：所述传感模型采用电容模型，所述转换单元为电容模型中的一对电极板，所述敏感单元置于电极板间，作为电容模型中的介质和／或作用于电极板；当监测点出现热失控或发生火情，敏感单元的热敏微胶囊受热变化导致电容模型的参数发生变化，从而导致电极板间电容值发生变化并被测量组件所获取到。6.根据权利要求1所述传感元件，其特征在于：所述传感模型采用电阻模型，所述转换单元包括可变电阻器和弹性件，所述弹性件一端固定，另一端连接可变电阻器的移动端，在敏感单元作用下弹性件处于受力状态；当监测点出现热失控或发生火情，敏感单元的热敏微胶...

【专利技术属性】
技术研发人员：金旭，
申请(专利权)人：苏州海云涂层技术有限公司，
类型：发明
国别省市：