[发明专利]一种监测锂离子电池的多功能光纤传感器、系统及其制作方法

权利要求书

1.一种监测锂离子电池的多功能光纤传感器，其特征在于，包括荷电状态传感器和温度传感器，二者串联，并均以多模光纤为基底，其中，

所述多模光纤由内至外为二氧化硅芯、掺氟包层和丙烯酸酯涂层；

所述荷电状态传感器为将多模光纤在氢氟酸中湿法蚀刻，使掺氟包层变薄，形成光纤倏逝波传感器，即为荷电状态传感器；

所述温度传感器串联在荷电状态传感器后端，将多模光纤的掺氟包层蚀刻变薄，外层涂覆以PMMA为基质的荧光层。

2.如权利要求1所述的多功能光纤传感器，其特征在于，所述多模光纤的二氧化硅芯的直径为95μm，掺氟包层的厚度为115μm，丙烯酸酯涂层的厚度为110μm。

3.如权利要求1所述的多功能光纤传感器，其特征在于，所述荷电状态传感器在825nm波长的LED照射下，光学透射率与锂离子电池电压曲线变化趋势相同。

4.如权利要求1所述的多功能光纤传感器，其特征在于，所述温度传感器在450nm波长的LED照射下，激发荧光层将波长转换为600nm，转换效率与温度对应。

5.一种包括权利要求1-4之一所述多功能光纤传感器的系统，其特征在于，还包括第一光源、第二光源、Y型光纤耦合器和信号采集器，其中，

所述第一光源为450nm波长的LED，第二光源为825nm波长的LED，所述Y型光纤耦合器将第一光源和第二光源耦合到多模光纤中；所述多模光纤的末端与信号采集器连接，信号采集器将荷电状态传感器和温度传感器采集的数据处理、分析和转化。

6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述信号采集器包括单片机、第一线性稳压器、第二线性稳压器、第一NPN晶体管、第二NPN晶体管、硅基光电探测器、运算放大器和模数转换器，其中，

所述单片机包括Arduino Nano，分别与第一线性稳压器、第二线性稳压器、第一NPN晶体管、第二NPN晶体管和模数转换器连接，第一光源与第一线性稳压器连接，第二光源与第二线性稳压器连接，隔离电源噪声并提供稳定恒流驱动；第一NPN晶体管和第二NPN晶体管为由单片机控制的高侧开关，单片机使用数字输入和输出引脚单独寻址第一光源和第二光源；硅基光电探测器与第一光源和第二光源分别连接，以光伏模式配置，再通过运算放大器放大电压输出，经可编程增益的模数转换器读取放大的读数，在荧光输出和NIR读数之间切换，模数转换器输出的数字比特流通过I²C总线馈送到单片机。