[发明专利]薄膜传感器及其制备方法

说明书

本发明公开一种薄膜传感器及其制备方法，该薄膜传感器包括：基片；设置在基片上的绝缘层；以及设置在所述绝缘层上的第一薄膜热电偶、薄膜热电偶阵列和敏感栅单元3种器件中的至少两种；所述第一薄膜热电偶用于温度测量；所述薄膜热电偶阵列用于热流密度测量；所述敏感栅单元用于应变测量。实现了一个薄膜传感器能够同时完成温度、热流密度及应变中至少两种数据的测量，可有效减小传感器体积，从而减小传感器对待测的高温部件面积的占用，降低传感器对高温部件表面换热及表面气流的干扰。

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，尤其涉及一种薄膜传感器及其制备方法。

背景技术

航空航天发动机在工作时，在燃气燃烧所产生的高温、高压等恶劣环境下，涡轮叶片高速旋转，其表面温度急剧上升且会承受变化巨大的各种应力，对发动机的性能和寿命有着很大影响。为了对发动机高温部件等材料进行评估及新型高温部件的研制，需要对发动机高温部件的参数进行测量，如表面温度、应变、表面热流量等。且为了保证发动机的安全运行，也需要实时监测涡轮叶片等部件，这些部件若达到故障或瘫痪的状况，需要及时进行维修或更换，进而保证航天器运行的安全性。

现有技术中，通常采用温度传感器、压力传感器及热流传感器分别实现对高温部件温度、应变及热流量的测量，但是现有的传感器体积较大，在高温部件上占用面积较大，对高温部件表面换热及表面气流具有一定的干扰。

发明内容

本发明提供一种薄膜传感器及其制备方法，以解决现有技术传感器体积较大的问题。

第一个方面，本发明实施例提供一种薄膜传感器，包括：

基片；

设置在基片上的绝缘层；

以及设置在所述绝缘层上的第一薄膜热电偶、薄膜热电偶阵列和敏感栅单元3种器件中的至少两种；

所述第一薄膜热电偶用于温度测量；

所述薄膜热电偶阵列用于热流密度测量；

所述敏感栅单元用于应变测量。

第二个方面，本发明实施例提供一种薄膜传感器的制备方法，包括：

先后采用丙酮、乙醇、去离子水对基片的表面进行清洗，并于氮气气氛下获得干燥基片；

在所述干燥基片上沉积绝缘层，获得带有绝缘层的第一复合片；

在所述第一复合片的绝缘层表面沉积热电偶电极薄膜材料层和/或敏感栅材料层，获得第二复合片；

在所述第二复合片的热电偶电极薄膜材料层上沉积热阻层，获得第三复合片；

对所述第三复合片进行退火处理，获得薄膜传感器。

本发明通过在基片上设置绝缘层，在绝缘层上设置第一薄膜热电偶、薄膜热电偶阵列和敏感栅单元3种器件中的至少两种，使得一个薄膜传感器能够同时实现温度、热流密度及应变中至少两种数据的测量，可有效减小传感器体积，从而减小传感器对待测的高温部件面积的占用，降低传感器对高温部件表面换热及表面气流的干扰。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例提供的薄膜传感器的一种示例性结构示意图；

图2为本发明一实施例提供的第一薄膜热电偶的一种示例性结构示意图；

图3为本发明一实施例提供的第一薄膜热电偶的另一种示例性结构示意图；