[发明专利]用于瞬态温度测量的可更新轴状薄膜热电偶及其制作方法

说明书

本发明属于瞬态温度测量相关技术领域，其公开了一种用于瞬态温度测量的可更新轴状薄膜热电偶及其制作方法，热电偶包括第一半圆柱基体、第二半圆柱基体、第一热电极、第二热电极、铠装套筒及金属导通膜；第一半圆柱基体与第二半圆柱基体共同用于夹持第一热电极及第二热电极，且两者均收容于铠装套筒内；金属导通膜设置在铠装套筒收容第一半圆柱基体及第二半圆柱基体的一端上，第一半圆柱基体及第二半圆柱基体通过金属导通膜实现电连接；第一热电极远离金属导通膜的一端及第二热电极远离金属导通膜的一端依次穿过铠装套筒而凸出于铠装套筒。本发明可以测量各类瞬态温度，具有响应速度快、结构简单、使用寿命长、体积小、测温范围宽、精度高等优点。

技术领域

本发明属于瞬态温度测量相关技术领域，更具体地，涉及一种用于瞬态温度测量的可更新轴状薄膜热电偶及其制作方法。

背景技术

无论是在工业测量领域，还是科研领域，对瞬时动态温度测量都是非常重要的，瞬态温度测量是传热计算、热应力计算、安全性能评估等研究过程中不可或缺的数据。

热电偶作为一种性能优良的温度传感器，在现代测温技术中得到了广泛的应用。测温时，被测对象与热电偶热结点达到温度平衡时的温度为被测对象的温度，由于实际测量过程中，传热速度受到热结点热容量的影响，热电偶的响应会存在迟滞。对于稳态温度的测量，使用普通的热电偶即可满足要求，但是用于测量温度变化速度极快的瞬态温度信号时，热电偶的响应速度必须足够快。普通热电偶的热结点是球形的，球形热结点是通过焊接制成的，只能通过采用直径小的偶丝提高响应速度，工艺上无法大幅度降低热结点的直径，响应速度也无法得到大幅度的提高。薄膜热电偶的时间常数与薄膜厚度成正比，降低薄膜的厚度可以降低薄膜热电偶的时间常数，目前现有的薄膜制备技术可以制备厚度从数纳米到数百微米不等的金属或者非金属薄膜，因此薄膜热电偶的响应速度可以做到极高，快速响应热电偶按照结构可以分为薄膜热电偶和轴状热电偶。

薄膜热电偶如专利CN 104406706 A所描述的一种在绝缘基板上直接蒸镀热电极材料薄膜，通过两种热电极材料的搭接形成热电偶；但是这种热电偶还在实验室研究阶段，在实际的工程测量中难以实现平面绝缘基板的安装，离工业应用还有很大的距离。轴状热电偶如专利CN 103245430 A所描述的一种用于测量瞬态温度的针状同轴薄膜热电偶，这类热电偶以外部的套管为热电偶的一极，穿过中心孔的热电偶丝作为另外一极，在中心热电极上覆盖绝缘层实现电极间的绝缘；再如专利CN 206974557 U所描述的轴状薄膜热电偶，通过在半圆柱基体上制备特定形状的热电极薄膜，再通过半圆柱结构扣合形成圆柱形的热电偶，该专利中描述的热电偶的热结点是10mm×2mm的轴向热结点，其响应速度会受到很大的限制。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种用于瞬态温度测量的可更新轴状薄膜热电偶及其制作方法，其采用金属导通膜实现第一热电极及第二热电极之间的连接，可以测量各类瞬态温度，具有响应速度快、结构简单、使用寿命长、体积小、测温范围宽、精度高、防水防油等优点。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种用于瞬态温度测量的可更新轴状薄膜热电偶，所述热电偶包括第一半圆柱基体、第二半圆柱基体、第一热电极、第二热电极、铠装套筒及金属导通膜；其中，

所述第一半圆柱基体与所述第二半圆柱基体共同用于夹持所述第一热电极及所述第二热电极，且两者均收容于所述铠装套筒内；所述金属导通膜设置在所述铠装套筒收容所述第一半圆柱基体及所述第二半圆柱基体的一端上，所述第一半圆柱基体及所述第二半圆柱基体通过所述金属导通膜实现电连接；所述第一热电极远离所述金属导通膜的一端及所述第二热电极远离所述金属导通膜的一端依次穿过所述铠装套筒而凸出于所述铠装套筒。

进一步地，所述薄膜热电偶还包括堵头，所述堵头安装在所述铠装套筒的另一端，所述第一热电极及所述第二热电极均穿过所述堵头。

进一步地，所述第一半圆柱基体的表面及所述第二半圆柱基体的表面均制备有绝缘膜。