[发明专利]一种微尺度火工品发火温度测量装置

说明书

一种微尺度火工品发火温度测量装置，包括单晶硅基底，单晶硅基底上生长一层二氧化硅绝缘层，二氧化硅绝缘层上通过MEMS工艺溅射铂微结构换能元及与铂微结构换能元连接的第一电极，第一电极作为铂微结构换能元的电压输入端；同时在铂微结构换能元中间利用MEMS工艺溅射铂温度敏感元件，铂温度敏感元件和第二电极连接，铂温度敏感元件的输入端和输出端分别连接两个第二电极形成四线制测量法；本发明将成熟的MEMS加工工艺与铂材料电阻温度特性进行相结合，具有敏感元件尺寸小、线性度好、测量精度高等特点。

技术领域

本发明涉及微机电系统(MEMS)传感器技术领域，具体涉及一种微尺度火工品发火温度测量装置。

背景技术

20世纪90年代以来，为适应信息化武器和各类微型武器发展的需要，国内外学者开始对MEMS火工品进行研究，因此对于火工品输出能力的表征就必不可少，火工品微尺度发火温度测试是微小型火工品输出能力测试的一种，是指在火工品发火的快速动态作用过程中，对微小型火工品或微结构换能元进行温度实时测量并得到温度数值，微尺度下发火温度的测量已成为一项亟待解决的问题。

现有用于火工品温度测量的方法一般为：比色法、双谱线法、多光谱测温法、光纤测温法等，这些方法虽然具有响应速度快，对被测对象无影响等的优点，但是不能直接与火工品直接接触，并且只能用于较大尺度的火工品测量，无法满足微小型火工品测量的需求。目前已公开的文献中，对于微尺度火工品发火温度测量的研究较少，中国专利CN107202651A(名称为一种微尺度火工品燃烧温度场测量装置及其测温方法)，其基于三基色原理对微尺度火工品燃烧温度场进行测量，根据三基色值与物理温度之间关系确定物体的温度，但是该方法集成化程度低，无法对药剂燃烧之前的起爆温度进行测量。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种微尺度火工品发火温度测量装置，将成熟的MEMS加工工艺与铂材料电阻温度特性进行相结合，具有敏感元件尺寸小、线性度好、测量精度高等特点。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种微尺度火工品发火温度测量装置，包括单晶硅基底1，单晶硅基底1上生长一层二氧化硅绝缘层2，二氧化硅绝缘层2上通过MEMS工艺溅射铂微结构换能元3-1及与铂微结构换能元3-1连接的第一电极3-2，第一电极3-2作为铂微结构换能元3-1的电压输入端；同时在铂微结构换能元3-1中间利用MEMS工艺溅射铂温度敏感元件4-1，铂温度敏感元件4-1和第二电极4-2连接，铂温度敏感元件4-1的输入端和输出端分别连接两个第二电极4-2形成四线制测量法。

所述的铂微结构换能元3-1为圆环形结构，相邻圆环间距为100μm，最大圆环直径为1.5mm，最小圆环直径为400μm，线宽为100μm，厚度为215nm。

所述的铂温度敏感元件4-1为圆弧形，外圈直径为200μm，内圈直径为180μm，厚度为215nm，第二电极4-2和第一电极3-2具有相同的形状和尺寸。

所述的二氧化硅绝缘层2通过化学气相沉积生长而成，厚度为285nm。

所述的温度敏感元件4-1的电阻值采用四线制法测量，其中两端作为电源输入端，另外两端作为信号输出端，电源使用恒流源供电，两个信号输出端接示波器进行信号采集。

所述的铂微结构换能元3-1的两端作为电源的输入端，提供直流电压，为药剂的起爆提供能量。

本发明的有益效果为：