一種適用於紫外至紅外各波段的雷射位置探測器的製造方法
2023-06-29 10:56:06
一種適用於紫外至紅外各波段的雷射位置探測器的製造方法
【專利摘要】本實用新型提供一種適用於紫外至紅外各波段的雷射位置探測器，包括：使摻雜碳單質的聚乙烯PE複合材料圈接於待測物體上；第一金屬薄膜電極與第二金屬薄膜電極，分別生長在聚乙烯PE複合材料上；第一電極引線、第二電極引線的各自輸入端，分別連接於第一金屬薄膜電極、第二金屬薄膜電極上；所述第一電極引線、第二電極引線的各自輸出端，分別連接於電壓測試設備，第一電極引線輸出端連接於所述電壓測試設備的負極，第二電極引線的輸出端連接於電壓測試設備的正極；以此使得探測器不需要任何輔助的電源和電子電路即可在光照下直接產生光電壓信號，並且隨著光照位置的微小變化，產生光電壓信號可發生明顯變化，精度高，性能穩定，而且光響應速度快。
【專利說明】一種適用於紫外至紅外各波段的雷射位置探測器
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及雷射位置探測器【技術領域】，特別是涉及一種可以運用在各個領域的在紫外至紅外各波段雷射下穩定的新材料結構的位置探測器，具體的講是涉及了一種利用直接在摻雜碳單質的聚乙烯PE上所製作的，涵蓋紫外到紅外各波段的，耐腐蝕，優良可塑性的雷射位置探測器。
【背景技術】
[0002]聚乙烯是典型的熱塑性材料，為無臭，無味，五毒的可燃性白色粉末。成型的聚乙烯樹脂具有優良的耐腐蝕性，而且其柔軟性，伸長率，衝擊強度等性能都非常好。特別是聚乙烯由於本身的化學組成，不含極性基團，具有良好的化學穩定性，對酸、鹼和鹽類水溶液具有耐腐蝕作用；而且聚乙烯電絕緣性能及熱塑性能非常優良，因此，在工業及日常生活中聚乙烯被廣泛的應用製造薄膜、電線電纜的包覆材料以及各種管道容器等。正是由於聚乙烯的電絕緣性能也使其很難在光電探測器領域發揮其耐腐性可塑性強等優點。
[0003]新型碳單質碳納米管、石墨烯等具有優良的電學和力學性能，被認為是複合材料的理想添加相。碳納米管作為加強相和導電相，在納米複合材料領域具有巨大的應用潛力。在聚乙烯材料中添加電導性能優異的碳納米管，可使絕緣的聚乙烯獲得導電性能。在較低的加入量及納米級的尺寸，碳納米管聚合物複合材料在取得良好的導電性能時，不會降低聚合物機械及其他性能，並適合於薄壁塑料件的注塑成型。現有的很多位置探測器由於製作材料中含有金屬粒子，在特殊環境下抗幹擾性較差，而且特殊形狀要求難以達到。本實用新型提供一種摻雜碳單質的聚乙烯複合材料製成的，具有耐腐蝕，耐幹擾，優良可塑性的雷射位置探測器。
實用新型內容
[0004]有鑑於上述，為了克服一般探測器在特殊環境下受到製作材料的限制，抗幹擾能力較弱，而且特殊形狀要求難以達到等缺陷，實用新型的目的在於提供一種摻雜碳單質的聚乙烯複合材料製成的，具有耐腐蝕，耐幹擾，優良可塑性的雷射位置探測器，而且可涵蓋紫外到近紅外等各種波段。
[0005]為實現上述目的，本實用新型具體包括:
[0006]本實用新型提供一種適用於紫外至紅外各波段的雷射位置探測器，所述的雷射位置探測器包括:
[0007]使摻雜碳單質的聚乙烯PE複合材料圈接於待測物體上；
[0008]第一金屬薄膜電極與第二金屬薄膜電極，分別生長在聚乙烯PE複合材料上；
[0009]第一電極引線、第二電極引線的各自輸入端，分別連接於第一金屬薄膜電極、第二金屬薄膜電極上；
[0010]所述第一電極引線、第二電極引線的各自輸出端，分別連接於電壓測試設備，其中，第一電極引線輸出端連接於所述電壓測試設備的負極，第二電極引線的輸出端連接於電壓測試設備的正極。
[0011]所述第一電極引線、所述第二電極引線為耐腐蝕性電極引線。
[0012]所述第一電極引線、所述第二電極引線的外部被陶瓷管所包裹。
[0013]所述第一金屬薄膜電極、第二金屬薄膜電極為耐腐蝕薄膜電極。
[0014]所述脈衝雷射包括紫外至紅外等各波段雷射。
[0015]所述摻雜碳單質的聚乙烯PE可根據實際需求選擇高壓聚乙烯，中低壓聚乙烯，超聞壓聚乙稀等。
[0016]所述第一金屬薄膜電極與第二金屬薄膜電極生長在聚乙烯PE複合材料表面或聚乙烯PE複合材料內部。
[0017]所述第一金屬薄膜電極、第二金屬薄膜電極相距為探測器平展開後，兩對角連線長度的三分之一。
[0018]所述摻雜的碳單質為碳納米管或石墨烯。
[0019]本實用新型的有益效果在於，本實用新型提供的雷射位置探測器涵蓋紫外到近紅外區域，製作工藝簡單，由於聚乙烯複合材料自身的各種特質，能夠在水，油等特殊探測區域中使用，直接包覆於各種輸送管道或電纜的表面，這種雷射位置探測器不需要任何輔助的電源和電子電路即可在光照下直接產生光電壓信號，並且隨著光照位置的微小變化，產生光電壓信號可發生明顯變化，精度高，性能穩定，而且光響應速度快。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對於本領域技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0021]圖1A-圖1B為本實用新型的摻雜碳單質聚乙烯複合材料的雷射位置探測器結構圖；
[0022]圖2為本實用新型的摻雜碳單質聚乙烯複合材料的雷射位置探測器在實際工作中一示意圖；
[0023]圖3為本實用新型的摻雜碳單質聚乙烯複合材料的雷射位置探測器在實際工作中另一不意圖。
[0024]附圖標號
[0025]I為摻雜碳單質的聚乙烯PE複合材料
[0026]2為第一金屬薄膜電極
[0027]3為第二金屬薄膜電極
[0028]4為第一電極引線
[0029]5為第二電極引線
[0030]6為電壓測試設備
[0031]7為入射雷射
【具體實施方式】
[0032]下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本實用新型保護的範圍。
[0033]本實用新型提供一種適用於紫外至紅外各波段的雷射位置探測器，具體包括:使摻雜碳單質的聚乙烯PE複合材料圈接於待測物體上；第一金屬薄膜電極與第二金屬薄膜電極，分別生長在聚乙烯PE複合材料上；第一電極引線、第二電極引線的各自輸入端，分別連接於第一金屬薄膜電極、第二金屬薄膜電極上；所述第一電極引線、第二電極引線的各自輸出端，分別連接於電壓測試設備，其中，第一電極引線輸出端連接於所述電壓測試設備的負極，第二電極引線的輸出端連接於電壓測試設備的正極。
[0034]優選的，上述雷射位置探測器具體可以一包覆式結構，可包覆在待測物體之上，具體可根據待測物體具體形狀而定。
[0035]在上述實施例中，第一電極引線和第二電極引線的外部被陶瓷管或塑料管等類似保護材料包裹。
[0036]在上述實施例中，第一電極弓丨線、第二電極弓丨線為耐腐蝕性電極弓丨線。
[0037]在上述實施例中，第一金屬薄膜電極、第二金屬薄膜電極為耐腐蝕薄膜電極。
[0038]在上述實施例中，第一金屬薄膜電極與第二金屬薄膜電極可生長在聚乙烯PE複合材料表面或聚乙烯PE複合材料內部。
[0039]在上述實施例中，第一金屬薄膜電極、第二金屬薄膜電極相距為探測器平展開後，兩對角連線長度的三分之一。
[0040]在上述實施例中，脈衝雷射包括紫外至紅外等各波段雷射。
[0041]在上述實施例中，摻雜碳單質的聚乙烯PE複合材料可根據實際需求選擇高壓聚乙烯，中低壓聚乙烯或超高壓聚乙烯。
[0042]在上述實施例中，所述第一電極和第二電極以及整個聚乙烯PE複合材料的表面可被脈衝雷射照射，用以產生感應信號。比如，海底通信光纜的位置確定，用所述聚乙烯PE複合材料包裹光纜，用雷射探頭在特定位置深入海水中，若海底通信光纜發生斷裂等情況時，位置探測器反饋的信號將與正常情況下不同，工作人員則可根據信號的變化可推算出海底通信光纜偏離的方向及位置。
[0043]實施例1
[0044]請參照圖1A-圖1B所示，圖1A-圖1B為本實用新型的雷射位置探測器結構示意圖。如圖1A-圖1B所示，雷射位置探測器包括25mmX5mmXlmm由熔融共混法製備的摻雜碳納米管的聚乙烯複合材料I，從聚乙烯材料一端算起，分別在5mm, 15mm處製備0.5mmX5mmXlnm的第一金屬薄膜電極2、第二金屬薄膜電極3。再將上述做成的樣品，按照圖1A-圖1B的結構製作，第一電極引線4、第二電極引線5分別焊接在第一金屬薄膜電極2、第二金屬薄膜電極3上，第一電極引線4、第二電極引線5輸出端連接電壓測試設備6，其中第一電極引線4連接測試設備6的負極，第二電極引線5連接測試設備6的正極；其中，優選的，在測試設備6中還可包括一發射器，如圖1B所示，該發射器將測試設備6獲取的信號發射出來，工作人員獲取上述發射出來的信號，以便於分析當前位置探測器的位置情況。
[0045]請參照圖2所示，圖2為本實用新型用摻雜碳納米管的聚乙烯複合材料製作的雷射位置探測器，當選用248nm紫外脈衝雷射直接照射第一電極位置時所產生的光電信號一和照射距離第一電極右側Icm處所產生的光電信號二的示意圖；
[0046]用248nm的紫外脈衝雷射從樣品表面垂直入射，當雷射垂直照射到第一金屬薄膜電極2時，可產生快速響應的光生伏特信號一(如圖2所示)，當改變入射位置，垂直照射到第一電極右側Icm處時，可產生幅值明顯變化的光生伏特信號二(如圖2所示)。
[0047]本實施例中第一電極引線4、第二電極引線5表面都包覆保護層，可為陶瓷管，也可選擇其它合適材料。
[0048]所述摻雜的碳單質包括碳納米管，石墨烯等新型納米材料。
[0049]本實施例中摻雜碳納米管的聚乙烯複合材料製作工藝不局限於熔融共混法，可選擇多種製作工藝，但最終目的是將碳納米管摻雜入聚乙烯材料中。且探測器中所用聚乙烯材料的大小尺寸隨實際需求而選擇。
[0050]實施例2:
[0051]參照圖1A-圖1B，是本實用新型的雷射位置探測器結構示意圖。如圖1A-圖1B所示，雷射位置探測器包括25mmX7mmX0.5mm由溶液共混法製備的摻雜石墨烯的聚乙烯複合材料I，從聚乙烯複合材料一端算起，分別在5mm, 15mm處製備0.5mmX7mmX Inm的第一金屬薄膜電極2、第二金屬薄膜電極3。再將上述做成的樣品，按照圖1A-圖1B的結構製作，第一電極引線4、第二電極引線5分別焊接在第一金屬薄膜電極2、第二金屬薄膜電極3上，第一電極引線4、第二電極引線5輸出端連接電壓測試設備6，其中第一電極引線4連接測試設備6的負極，第二電極引線5連接測試設備6的正極；其中，優選的，在測試設備6中還可包括一發射器，該發射器與測試設備6相連，如圖1B所示，該發射器將測試設備6獲取的信號發射出來，工作人員獲取上述發射出來的信號，以便於分析當前位置探測器的位置情況。
[0052]請參照圖3所示，圖3為摻雜石墨烯的聚乙烯複合材料製作的雷射位置探測器，當選用248nm紫外脈衝雷射直接照射第二電極位置時所產生的光電信號一和照射距離第二電極左側2cm處所產生的光電信號二的示意圖。用248nm的紫外脈衝雷射從樣品表面垂直入射，當雷射垂直照射到第二金屬薄膜電極3時，可產生快速響應的光生伏特信號一(如圖3所示)，當改變入射位置，垂直照射到第二電極左側2cm處時，可產生幅值明顯變化的光生伏特信號二(如圖3所示)。
[0053]綜上，本實用新型的雷射位置探測器結構簡單，只需製備摻雜碳單質的聚乙烯複合材料，在材料上製備金屬薄膜電極後，用紫外到紅外各波段脈衝雷射(例如:248nm、25mJ的紫外脈衝雷射)直接照射在樣品上，可產生快速響應的光生伏特信號，改變微小的照射位置，可發生明顯的幅值變化。不僅可置於普通水，鹽水，海水，油等特殊探測區域中使用。還可包覆於上述特殊探測區域中的輸油，輸氣，輸送特殊物質的管道表面。
[0054]本實用新型中應用了具體實施例對本實用新型的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用於幫助理解本實用新型的方法及其核心思想；同時，對於本領域的一般技術人員，依據本實用新型的思想，在【具體實施方式】及應用範圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內容不應理解為對本實用新型的限制。
【權利要求】
1.一種適用於紫外至紅外各波段的雷射位置探測器，其特徵在於，所述的雷射位置探測器包括: 使摻雜碳單質的聚乙烯PE複合材料圈接於待測物體上； 第一金屬薄膜電極與第二金屬薄膜電極，分別生長在聚乙烯PE複合材料上； 第一電極引線、第二電極引線的各自輸入端，分別連接於第一金屬薄膜電極、第二金屬薄膜電極上； 所述第一電極引線、第二電極引線的各自輸出端，分別連接於電壓測試設備，其中，第一電極引線輸出端連接於所述電壓測試設備的負極，第二電極引線的輸出端連接於電壓測試設備的正極。
2.根據權利要求1所述的雷射位置探測器，其特徵在於，所述第一電極引線和所述第二電極引線的外部被陶瓷管或塑料管保護材料包裹。
3.根據權利要求1所述的雷射位置探測器，其特徵在於，所述第一電極引線、所述第二電極弓I線為耐腐蝕性電極弓I線。
4.根據權利要求1所述的雷射位置探測器，其特徵在於，所述第一金屬薄膜電極、第二金屬薄膜電極為耐腐蝕薄膜電極。
5.根據權利要求1所述的雷射位置探測器，其特徵在於，所述生長在聚乙烯PE複合材料上包含:第一金屬薄膜電極與第二金屬薄膜電極生長在聚乙烯PE複合材料表面或聚乙烯PE複合材料內部。
6.根據權利要求1所述的雷射位置探測器，其特徵在於，所述第一金屬薄膜電極、第二金屬薄膜電極相距為探測器平展開後，兩對角連線長度的三分之一。
7.根據權利要求1所述的雷射位置探測器，其特徵在於，所述摻雜碳單質的聚乙烯PE複合材料為高壓聚乙烯，中低壓聚乙烯或超高壓聚乙烯。
8.根據權利要求1所述的雷射位置探測器，其特徵在於，所述摻雜的碳單質為碳納米管或石墨烯。
【文檔編號】G01D5/26GK204043684SQ201420337157
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年6月23日 優先權日:2014年6月23日
【發明者】趙昆, 姜晨, 叢川波, 周瓊, 馮鑫 申請人:中國石油大學(北京)