[发明专利]热成像传感器

说明书

技术领域

本发明涉及传感器装置，例如温度感测装置，并且涉及一种制造这种装置的方法。

背景技术

在许多应用中，在包括工程、卫生保健、包装和运输的多种领域中，理想的是对相对大的对象(例如，用于液体的容器或者容纳食品的包装)的温度分布获得定量信息。

目前，用于该目的的最常用方法是红外线或可见热敏成像法，其中由对象发出的热辐射被数字摄像机记录。虽然具有优点，但对于一些非接触式测量的应用，这通常由于多种因素而具有缺点，所述因素例如为无关的辐射、视野的低能见度和模糊、材料的透明度以及发射率和反射率的变化。因此，通常需要使用与对象良好地直接热接触的传感器。通常，这需要可以固定到非平坦表面的柔性或适合的传感器阵列。

目前，当需要对象的直接温度测量时，单独的离散部件被安装到对象上或者保持与对象接触。使用的传感器为热电偶，或者更通常为电阻装置，例如热敏电阻。构造以及同样重要的柔性多传感器阵列的电连接是复杂且昂贵的，例如，如Schonberger的美国专利6,077,228中所述的装置。

本发明的一个目的是提供一种可选的多传感器温度感测装置。

发明内容

根据本发明，提供一种传感器装置，所述传感器装置包括以图案设置在基板上的分隔开的多个传感元件的阵列，每一个传感元件包括电阻部件且被电连接成使得通过每一个传感元件单独测量的物理变量能够由外部仪器记录和/或显示。

感测装置可以为温度感测装置，在这种情况下，传感元件为温度感测元件。

温度感测元件可以包括热变电阻器。

优选地，温度感测元件包括负温度系数(NTC)热敏电阻器。

可选地，感测装置可以为应变或压力感测装置或者光学成像装置，在这种情况下，传感元件可以包括压电式电阻器或者光敏电阻器。

所述至少一个传感元件可以包括至少一个系列与温度无关的测量电阻器。

所述至少一个传感元件可以包括一系列与温度无关的负载电阻器和并联的与温度无关的分路电阻器。

在一个实施例中，传感元件可以连接在共用源或写全-读一(write all-read one)的配置中。

在另一个实施例中，传感元件可以连接在共用输出或者写一-读全(write one-read all)的配置中。

在进一步的实施例中，传感元件可以以包括X行和Y列的阵列连接在写X-读Y配置中。

单独传感器的定位和/或尺寸可以被选择成允许传感器装置匹配对象的尺寸、形状和形式，所述对象的温度分布图(或者另一个物理变量的分布图)将被测量。

基板可以是柔性的或者适合将补测量的对象的形状。

传感元件可以设置成在使用中以表示被测量物理变量的方式绘制的图案。

本发明的一个优选实施例是包括印刷在基板上的传感器元件的传感器阵列。

优选地，传感器阵列的其它部件，包括但不限于与温度无关的电阻器、导电迹线和绝缘体，也被印刷在基板上。

附图说明

图1是显示根据本发明的用于温度感测装置的单个电阻感测元件的电路的工作原理的示意图；

图2是包括可以与共用源或者共用输出连接的多个单独传感元件的温度感测阵列的一个示例实施例的平面图；

图3是包括具有共用电势源和对于每个传感器都具有一个输出的单独定址的电阻式传感器的阵列的一个示例实施例的示意图；

图4是包括具有共用输出和对于每个传感器都具有一个单独电势源的单独定址的电阻式传感器的阵列的一个示例实施例的示意图；以及

图5是包括电阻式传感器的写X-读Y可定址的无源矩阵阵列的一个示例实施例的示意图，其中每一个传感器具有一个单独的可用开关控制的电压源和输出。

具体实施方式

为了说明，将主要关于温度感测装置说明本发明。然而，将被理解的是用于应变或压力或者光学感测装置的感测装置例如为本发明的其它示例。

在此所述的本发明的温度感测装置是由通常被称为热敏电阻的依赖温度的电阻器和与温度无关的固定电阻器的网络构成的相对较大面积的热成像传感器。此处特定的关联于具有电阻的负温度系数的热敏电阻器，通常被称为NTC热敏电阻器，这表示所述电阻器的电阻与增加的温度大约成指数关系减小。