专利摘要

专利摘要

一种利用环境敏感型水凝胶对温度敏感的特性实现温度检测的温度检测装置，包括金属外壳、环境敏感型水凝胶、滑块、内置滑轨、有机长条板、刻度线、有机外壳。将装置与被测物体接触，环境敏感型水凝胶通过金属外壳与被测物体进行热交换并作出不同程度的体积变化，推动滑块沿内置导轨滑移并最终至平衡态。当滑块最终静止时，即可通过刻度线读出温度值。本发明能够实现温度的测量与监控，响应速度快且不易损坏，结构简单，成本低，安全稳定且装置尺寸不受限制。

权利要求

1.一种温度检测装置，其特征在于，包括金属外壳、填充于金属外壳内的环境敏感型水凝胶、贴在金属外壳内壁上的内置滑轨、卡在内置滑轨上滑动的滑块、平行于内置滑轨的有机长条板、位于有机长条板表面的刻度线、以及密封金属外壳端口的有机外壳；所述环境敏感型水凝胶一端被所述滑块封存。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述有机长条板与有机外壳选用无色或近似无色的有机塑料，厚度相等且熔点在230℃～260℃之间。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述有机长条板与有机外壳选用聚对苯二甲酸乙二醇酯、尼龙、或聚碳酸酯。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述有机长条板与金属外壳等厚并嵌于金属外壳上，与金属外壳结合紧密无漏气。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述滑块上分布有直径1微米以下的孔洞，滑块沿内置滑轨滑移，滑块与滑轨采用过渡配合，无间隙。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述有机外壳与金属外壳通过螺纹方式锁紧，金属外壳和有机外壳内部是联通状态。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述环境敏感型水凝胶是高温收缩型水凝胶。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述环境敏感型水凝胶为纤维素接枝环糊精水凝胶、聚天门冬氧酸水凝胶或聚乙二醇基水凝胶。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述环境敏感型水凝胶经纳米复合处理、微球复合处理或双网络处理。

10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述环境敏感型水凝胶溶胀率为s＝(V_T-V₀)/V₀，其中V_T为测量范围内任一温度下环境敏感型水凝胶的体积，V₀为初始未浸泡时环境敏感型水凝胶的体积；溶胀率s与温度呈线性关系。

说明书

技术领域

本发明涉及温度检测技术领域，尤其是涉及一种利用环境敏感型水凝胶在不同温度下的体积溶胀变化来实现对温度的监控及检测的装置。

背景技术

温度与我们的日常生活息息相关，是表示物体冷热程度的物理量。从分子运动论观点看，温度表示分子热运动的剧烈程度，是物体分子运动平均动能的标志。温度是大量分子热运动的集体表现，具有统计意义。对于个别分子而言，温度是没有意义的。温度只能通过物体随温度变化的某些特性来间接测量，而用来量度物体温度数值的标尺叫温标。它规定了温度的读数起点(零点)和测量温度的基本单位。用于度量温标的单位很多，日常生活中用到较多的是摄氏温标(℃)。

目前，比较普遍使用的温度测量工具是水银温度计与各种形式的电子温度测量仪器。其中，水银温度计最为普及但比较容易损坏，而且水银本身具有毒性；电子温度测量仪器虽测量精准响应快，测量区间较宽但其价格相对较贵，而且电子设备常见的测量结果漂移现象也会影响电子温度测量仪器的准确性，以上缺陷均限制了其应用范围的普及程度。

水凝胶是一类具有三维网络结构的聚合物，分为传统型水凝胶与环境敏感型水凝胶。其中，环境敏感型水凝胶对外界环境温度的微小变化能作出相应的物理结构或化学性质变化，甚至突变为一类高分子凝胶，具体表现为环境敏感型水凝胶对周围环境温度的微小变化非常敏感，能快速作出溶胀形式的变化。

发明内容

针对现有温度测量仪器存在的上述问题，本申请人提供了一种温度检测装置。本发明利用环境敏感型水凝胶对温度敏感的特性将其引入到温度测量装置的制作中，使之成为完整器件来测量周围温度高低，具有响应速度快且不易损坏，结构简单，成本低，安全稳定且装置尺寸不受限制等优点。

本发明的技术方案如下：

一种温度检测装置，包括金属外壳、填充于金属外壳内的环境敏感型水凝胶、贴在金属外壳内壁上的内置滑轨、卡在内置滑轨上滑动的滑块、平行于内置滑轨的有机长条板、位于有机长条板表面的刻度线、以及密封金属外壳端口的有机外壳；所述环境敏感型水凝胶一端被所述滑块封存。

所述有机长条板与有机外壳选用无色或近似无色的有机塑料，厚度相等且熔点在230℃～260℃之间。

所述有机长条板与有机外壳选用聚对苯二甲酸乙二醇酯、尼龙、或聚碳酸酯。

所述有机长条板与金属外壳等厚并嵌于金属外壳上，与金属外壳结合紧密无漏气。

所述滑块上分布有直径1微米以下的孔洞，滑块沿内置滑轨滑移，滑块与滑轨采用过渡配合，无间隙。

所述有机外壳与金属外壳通过螺纹方式锁紧，金属外壳和有机外壳内部是联通状态，与外界隔离。

所述环境敏感型水凝胶是高温收缩型水凝胶。

所述环境敏感型水凝胶为纤维素接枝环糊精水凝胶、聚天门冬氧酸水凝胶或聚乙二醇基水凝胶。

所述环境敏感型水凝胶经纳米复合处理、微球复合处理或双网络处理。

所述环境敏感型水凝胶溶胀率为s＝(V_T-V₀)/V₀，其中V_T为测量范围内任一温度下环境敏感型水凝胶的体积，V₀为初始未浸泡时环境敏感型水凝胶的体积；溶胀率s与温度呈线性关系。

本发明有益的技术效果在于：

本发明温度测量装置的工作原理如下：利用水凝胶对温度敏感的特性，通过水凝胶的溶胀程度来测量温度值，因器件结构简单故可以制成体积很小如袖珍型甚至更小而不影响其测量精度，能够重复测量且响应速度较快。由于金属外壳及有机材料的引入，使得该测量装置不易损坏。此外，水凝胶没有毒性，这一特点保证即使在测量装置损坏时也不会对环境、人体及待测物造成损害。金属外壳优良的传热性使之测量时间相比于普通水银温度计大大缩短，同时，它还具有测量区间较宽，不存在测量结果漂移，成本较电子温度测量仪器低等优点。

本发明通过将环境敏感型水凝胶封存于金属外壳内腔中，金属外壳与有机外壳通过螺纹方式锁紧，滑块将内腔分为左右两部分，左端内腔充满环境敏感型水凝胶，右腔通过滑块与左腔相连，并且与外部环境隔绝。滑块可沿金属外壳内侧内置的滑轨滑移，当环境敏感型水凝胶受热发生体积变化伴随失水或吸水时，水从滑块中部渗出或渗进。根据滑块最终静止时对应的有机长条板的刻度线位置得出待测物体的温度值，从而实现温度的测量与监测功能。

本装置的使用方法为：将检测装置竖直放置，并将金属外壳与被测物体接触，使之与被测物体发生热交换并最终达到平衡。当该检测装置吸收或释放热量时，环境敏感型水凝胶的温度也随之变化。由于环境敏感型水凝胶对温度敏感的特性，其自身体积发生变化。在这一过程中，推动滑块沿内置滑轨滑移，待最终静止时可通过刻度线读出被测物体的温度。

附图说明

图1为本发明温度检测装置的结构示意图。图中：1金属外壳，2环境敏感型水凝胶，3滑块，4内置滑轨，5有机长条板，6刻度线，7有机外壳。

图2为本发明温度检测装置实例中所选水凝胶溶胀率与温度关系图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明进行具体描述。

如图1所示，1是金属外壳，2是环境敏感型水凝胶，3是滑块，4是内置滑轨，5是有机长条板，6是刻度线，7是有机外壳。金属外壳1与有机外壳7通过螺纹方式锁紧，滑块3将内腔分为左右两部分，左腔充满环境敏感型水凝胶2，右腔通过滑块与左腔相连，并且与外部环境隔绝，滑块3与内置滑轨4采用过渡配合，并可沿其滑移，滑块3上分布有直径1微米以下的孔洞。有机长条板5与金属外壳1等厚并嵌于其内部，刻度线6位于有机长条板5表面。

由上述描述可见，本发明提供了一种利用环境敏感型水凝胶的溶胀来实现温度检测与监控的装置。在使用前先进行校准，如放在0℃的冰箱中，观测其对应示数是否处于零刻度位置，若是有偏差则说明所用水凝胶已失/吸水过多，此时应往腔室添加少许水或者放于高温中使其失去部分水，直到在0℃环境中滑块3终止时对应的刻度为零位置处为止。同时在0℃中，腔室中不能存在多余水分，若始终无法使滑块3终止位置处于零刻度位置则说明此环境敏感型水凝胶已失效，应当更换。在校准无误的情况下，将金属外壳1其与被测物体接触后，环境敏感型水凝胶2通过金属外壳1与待测物体进行能量交换并产生不同的体积变化。这将推动滑块3沿内置导轨4滑移，在滑块3最终静止时，通过刻度线6读出具体的温度数值来实现温度检测与监控的作用。

具体实施例：

金属外壳1采用低合金高强度结构钢Q420(15MnVN)，环境敏感型水凝胶2为纤维素接枝环糊精水凝胶，此水凝胶已在0℃的水中浸泡60分钟，达到其溶胀最大限度约35％。将其置于滑块3左侧金属腔体中并充满该腔体，此时对应的刻度线6为0℃，滑块3制作材料选用特氟龙(密度值为2.14～2.2g/cm³，耐热温度～260℃)，有机长条板5及有机外壳7选用透明亚克力板(亚克力板热变形温度为96℃)。

图2所示为所选水凝胶的溶胀率s(单位为％)与温度T直线拟合关系：s＝aT+b，其中溶胀率：s＝(V_T-V₀)/V₀，其中V_T为测量范围内任一温度下环境敏感型水凝胶的体积，V₀为初始未浸泡时环境敏感型水凝胶的体积。图2中初始未浸泡时所用水凝胶体积为V₀，在0℃水中浸泡60分钟之后水凝胶体积约为1.35V₀，在50℃水中浸泡60分钟之后水凝胶体积约为1.28V₀，在85℃水中浸泡60分钟之后水凝胶体积约为1.23V₀等等。根据一系列在不同温度的水中浸泡60分钟之后水凝胶所对应的体积，进行线性拟合s＝aT+b，得到a＝-0.15，b＝35.62，即水凝胶溶胀率s与温度T直线拟合关系可表示为：s＝-0.15T+35.62。结合溶胀率的定义式s＝(V_T-V₀)/V₀，从而可得V_T＝V₀(-0.15T+36.62)，即得到体积与温度之间的关系式。在0～80℃范围内，根据任一温度所对应的体积值V_T即可确定此时的温度值T，并据此设定该测量装置的刻度值，从而实现温度测量与监测的目的。

温度检测装置专利购买费用说明

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》。