[发明专利]传感器以及用于制造传感器的方法

说明书

本发明涉及一种用于在功能层的表面上制造传感器的方法，其中合适的以粉末或者金属丝形式的传感器材料借助与激光涂覆焊接类似的方法在激光射束中熔化并且接着被施加到所述功能层的表面上。本发明提供了一种用于制造传感器、尤其还有现场传感器的明显改善的方法，其中也可以将所述传感器沉积在部分非常粗糙的功能层上，而不必如目前为止常见的那样使用耗费的掩膜。通过方法参数的容易匹配，得出不仅在待制造的传感器方面、而且在待探测的功能层方面的广泛的应用。如此制造的传感器尤其应用于探测高温负荷的部件或者其功能层。尤其温度传感器、压力传感器或者应力传感器或者还有加速度传感器属于根据本发明可制造的传感器。

技术领域

本发明一般性地涉及传感器并且尤其涉及嵌入式传感器，所述传感器布置在功能层上或者之内。本发明还涉及用于制造这样的传感器的方法。

背景技术

传感器适合于测量周围环境的特定特性。在此，与应改变周围环境的执行器不同，传感器是被动的。

尤其在以下过程中，即在出现高温和大的热流的过程中，过程参数的控制和监视特别重要。如果可以实时地（现场）记录关键的过程参数，则可以立即识别出现的干扰和问题并且尽可能还直接在处理周期中采取相应的解决方案。

当前为了现场监视处于运行中的涡轮机叶片，已经制造并且应用所谓的“智能涂层”，其有利地可以现场、也即实时地检测负荷状态并且因此能够实现运行条件的匹配。

在智能涂层的情况下，传感器经常有利地直接布置（嵌入）在功能层内。在此对于功能层的寿命有利的是，尽可能少地改变与传感器直接相邻的功能层的微结构特性并且将传感器的结构尺寸保持得尽可能小，以便在通常易碎的功能层中仅仅产生微小的热机械应力。

所嵌入的高温传感器的制造到目前为止通过热喷涂方法、通过借助离子轰击的雾化或者通过电弧沉积来实现。在此，通常或者通过首先必须耗费地施加到衬底上的掩膜或者通过相应地被引入到材料束中的准直器光阑产生传感器结构的精密。通过这两种方法大大限制了施加效率。

目前为止使用的方法的共同点是，到衬底/部件上的必需限制的热输入，所述热输入在临界速率之上导致功能层或者部件的损坏。

发明内容

本发明的任务是，提供不中断的并且几乎密封的传感器结构用于高温应用，所述传感器结构可以存在于布置在部件（衬底）上的功能层上或者也有利地嵌入地存在于所述功能层中，而不显著损害周围功能层的热机械特性并且此外也可以有利地直接现场地、也即实时地读取所述热机械特性。

此外，本发明的任务是，提供一种用于制造这样的传感器结构的方法，该方法与用于此目的的传感器的到目前为止已知的制造方法相比明显更简单并且因此更成本有利。

本发明通过根据本发明的用于制造传感器的方法、以及通过根据本发明的传感器来解决。

本发明一般性地涉及用于高温应用的传感器结构（传感器）的提供，以及用于制造所述传感器结构的方式和方法。高温应用理解为大于500℃的温度、尤其直至约1500℃的温度。功能层的典型数量级在此位于200μm至3mm的范围中。所提供的传感器结构在此具有与功能层厚度相比明显更小的结构尺寸，尤其在典型地50μm至500μm的范围中的尺寸。

本发明尤其涉及一种新的制造方法，其中将一个或者多个相应的传感器直接施加到功能层上或者也嵌入到功能层内，并且其中借助与激光涂覆焊接类似的方法在不使用掩膜的情况下进行所述制造。功能层尤其理解为通常具有复杂形式的高热负荷的部件。

在本发明的范畴内，传感器或者传感器结构应理解为由生产线产生的结构，所述传感器可以定性地、或也定量地检测确定的物理特性或者化学特性，诸如在所述传感器的直接周围环境中的温度、压力、加速度或者应力。传感器将这些所测量的参量转换成电信号、例如电压，所述电信号可以通过线缆容易地由传感器量取。为此，所述传感器可以或者导电地设计或者作为陶瓷传感器自身产生电压（压电效应）。