[实用新型]一种用于瞬态温度测量的薄膜传感器

说明书

技术领域

本实用新型属于温度测量技术及传感器制备技术领域，具体的说是涉及一种用于瞬态温度测量的薄膜热电偶结构。

背景技术

随着科学技术的不断发展，在冶金建材、热工设备，动力机械、火箭发动机，化工容器、核能工程等多种学科领域中，瞬态温度的测量都占有非常重要的地位，尤其是瞬态表面温度。薄膜热电偶具有热容量小、体积小、响应速度快、对待测部件破坏小以及对测试环境干扰小等优点，因此在热辐射测量及表面温度测量中得到了重要的应用。对于薄膜热电偶，如利用物理气相沉积中溅射方式进行制备，则需要分两次分别完成不同材料薄膜的沉积，双重工艺难免会引入各种界面效应，如杂质、不同材料间的热应力等，这些都会对热电偶的稳定性和精确性造成影响；而且在薄膜接合部分薄膜厚度叠加也会对测试平面的平整度造成影响。同时薄膜热电偶输出的热电势一般在毫伏级别，要求热电偶和基体间具有良好的绝缘性能，否则会因热电势损耗而产生测量误差。由于一般绝缘材料其具有负电阻温度系数，在高温条件下阻值急剧减小，将失去绝缘性能，因此就对绝缘层薄膜的材料与制造方法提出了更高的要求。补偿导线与热电极薄膜连接也一直是困扰薄膜热电偶制备的问题之一。在进行科学实验时通常采用耐高温导电银胶粘结热电偶电极与导线，但是由于导电银胶在固体状态下非常脆弱容易脱落，及其不牢固，所以，现在急需一种解决引线连接问题的方法。

发明内容

鉴于已有技术存在的缺陷，本实用新型的目的是要提供一种响应时间短、测量精度高，用于测量恶劣环境下瞬态连续温度的铠装便携式薄膜传感器。

为了实现上述目的，本发明的技术方案：

一种用于瞬态温度测量的薄膜传感器，包括热电极、套装在热电极外的不锈钢套筒以及设置于热电极、不锈钢套筒之间的绝缘层，其特征在于：所述热电极包括热电极一及热电极二，其中，热电极一包括导线部分以及镀覆在绝缘 层任一端面上的薄膜结构部分，热电极二为导线结构，热电极一的薄膜结构部分与热电极二接触形成热接点——即测温端；所述热电极一的导线部分及热电极二的长度均长于不锈钢套筒的长度，且自远离测温端的不锈钢套筒端头处伸出，上述热电极伸出不锈钢套筒的部分直接作为各个热电极对应的补偿导线。

所述的绝缘层为高温烧结纳米陶瓷粉制备而成的绝缘层。

所述的热电极一薄膜结构和导线结构均采用镍硅合金材料。

所述的热电极二采用镍铬合金材料。

所述的不锈钢套筒外壁设置螺纹结构。

所述的热电极一的薄膜结构部分上镀覆一层Si₃N₄保护膜。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：

本实用新型携带方便、响应时间短、测量精度高；其采用高温烧结纳米陶瓷粉制备而成的绝缘层具有结合性好，强度高等优点；且热电极导线和补偿导线一体化设计，避免了胶水粘结补偿导线风干后，硬、脆，易脱落的弊端。

附图说明

图1是本实用新型用于瞬态温度测量的薄膜传感器的结构示意图。

图2是本实用新型测量端局部放大图。

图3是本实用新型采用磁控溅射方法溅射薄膜部分时所用的掩膜夹具；

图4是本实用新型采用的导线支架结构图一；

图5是本实用新型采用的导线支架结构图二。

图中：1、热电极一—导线部分，2、热电极二，3、绝缘层，4、不锈钢套筒，5、热电极一—薄膜部分，A、测量端。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本实用新型进行进一步详细说明。

如图1所示，本薄膜传感器主要包括热电极(1、2)、套装在热电极外的不锈钢套筒4以及设置于热电极、不锈钢套筒4之间的绝缘层3。

所述热电极包括镍硅材料制备的热电极一及镍铬材料制备的热电极二，其中，热电极一包括导线部分1以及镀覆在绝缘层端面上的薄膜结构部分5，热电极二2为导线状结构，热电极一的薄膜结构部分5与热电极二2接触形成热接点——即针状测温端A，如图2所示；所述热电极一的导线部分1及热电极二2的长度均长于不锈钢套筒4的长度，且自不锈钢套筒4端头(从图1看出，该 端头是指远离测温端A的不锈钢套筒端头)一侧伸出，上述热电极伸出不锈钢套筒4的部分直接作为各热电极对应的补偿导线，测量端A将测量到的温度信号转化为电信号通过导线输送到冷端补偿与信号调理模块及计算机测试系统中。