[发明专利]瞬态温度和热流密度联测传感器及其制备方法

权利要求书

1.一种瞬态温度和热流密度联测传感器，其特征在于，所述传感器包括：陶瓷基底(1)、正极热电偶(2)、负极热电偶(3)、热电偶连接层(4)、热阻层(5)、正极热电偶引线端(6)、负极热电偶引线端(7)、正极热电堆引线端(8)以及负极热电堆引线端(9)，其中：

所述正极热电偶(2)、负极热电偶(3)、热电偶连接层(4)、热阻层(5)、正极热电偶引线端(6)、负极热电偶引线端(7)、正极热电堆引线端(8)以及负极热电堆引线端(9)均设在陶瓷基底(1)上；所述正极热电偶(2)与负极热电偶(3)通过热电偶连接层(4)对接；一个正极热电偶(2)和一个负极热电偶(3)串联形成一对热电偶，多对热电偶首尾搭接形成薄膜热电堆，以增大热电堆的输出电势；热阻层(5)覆盖在薄膜热电堆的冷结点上方；一对热电偶的热结点通过正极热电偶引线端(6)、负极热电偶引线端(7)接出，正极热电偶引线端(6)、负极热电偶引线端(7)的输出电势与温度有关；所述热电偶为一对或多对，多对热电偶测量多个温度；

当外部环境在所述传感器上施加以垂直方向的热流时，覆盖在薄膜热电堆冷结点上方的热阻层(5)存在一厚度，则薄膜热电堆的冷结点和热结点存在温度差，根据塞贝克效应，薄膜热电堆两端就产生相应电势差，薄膜热电堆的两端分别通过正极热电堆引线端(8)和负极热电堆引线端(9)接出，正极热电堆引线端(8)和负极热电堆引线端(9)输出电势与热流密度相关，从而实现对温度和热流密度的瞬态测量。

2.根据权利要求1所述的一种瞬态温度和热流密度联测传感器，其特征在于，所述正极热电偶引线端(6)和负极热电偶引线端(7)分别作为测温引线端，用于温度的输出；所述正极热电堆引线端(8)和负极热电堆引线端(9)分别作为薄膜热电堆的引线端，用于热流密度的输出。

3.根据权利要求2所述的一种瞬态温度和热流密度联测传感器，其特征在于，所述正极热电偶(2)、正极热电偶引线端(6)和正极热电堆引线端(8)采用磁控溅射方法沉积薄膜、利用掩膜溅射方法或liftoff方法实现图形化，材料选用铂铑或铂：

当所述薄膜热电堆为PtRh-Pt型热电偶串联而成时，正极热电偶(2)、正极热电偶引线端(6)正极热电堆引线端(8)选同种材料，材料选用铂铑；

当所述薄膜热电堆为Pt/ITO型热电偶串联而成时，正极热电偶(2)正极热电偶引线端(6)与正极热电堆引线端(8)选同种材料，材料选用铂。

4.根据权利要求2所述的一种瞬态温度和热流密度联测传感器，其特征在于，所述负极热电偶(3)和负极热电偶引线端(7)和负极热电堆引线端(9)采用磁控溅射方法沉积薄膜、利用掩膜溅射方法或liftoff方法实现图形化，材料选用铂或ITO：

当所述薄膜热电堆为PtRh-Pt型热电偶串联而成时，负极热电偶(3)、负极热电偶引线端(7)与负极热电堆引线端(9)选用同种材料，材料选用铂；

当所述薄膜热电堆为Pt/ITO型热电偶串联而成时，负极热电偶(3)、负极热电偶引线端(7)与负极热电堆引线端(9)选用同种材料，材料选用ITO。

5.根据权利要求3或4所述的一种瞬态温度和热流密度联测传感器，其特征在于，所述正极热电偶引线端(6)的引线和负极热电偶引线端(7)的引线采用两种不同的金属细线，其中：所述正极热电偶引线端(6)的引线采用与正极热电偶引线端(6)相同的金属材料细丝，金属细线的材料为铂铑或铂；所述负极热电偶引线端(7)的引线采用与负极热电偶引线端(7)相同的金属材料细丝，金属细线的材料为铂或ITO。

6.根据权利要求3或4所述的一种瞬态温度和热流密度联测传感器，其特征在于，所述正极热电堆引线端(8)的引线和负极热电堆引线端(9)的引线采用两种不同的金属细线，其中：正极热电堆引线端(8)的引线的金属细线材料为铂丝或者铂铑丝，负极热电堆引线端(9)的引线的金属细线材料为铂或ITO。

7.根据权利要求1-4任一项所述的一种瞬态温度和热流密度联测传感器，其特征在于，所述热阻层(5)采用溅射二氧化硅或者悬涂聚酰亚胺形成。