[发明专利]一种可跟随磨损薄膜热电偶温度传感器及其制作方法

说明书

本发明提供一种可跟随磨损薄膜热电偶温度传感器及其制作方法，本发明传感器，包括基底、固定在基底内的第一补偿导线和第二补偿导线、依次沉积在基底上的第一热电极薄膜和第二热电极薄膜。且第一热电极薄膜和第二热电极薄膜相互搭接构成可跟随磨损的热接点区域，还包括沉积在两个热电极薄膜上的保护薄膜。本发明将引线和基底材料烧结形成一体化楔形结构作为基底，在楔形基底斜面上制备有可跟随传感器测温端磨损的薄膜热电偶热接点区域，最后沉积保护薄膜，具有体积小、可跟随磨损、热接点自更新、寿命长、动态响应速度快、灵敏度高等优点。本发明的技术方案解决了现有技术中存在的摩擦磨损表面瞬态温度监测的问题。

技术领域

本发明涉及温度传感器技术领域，具体而言，尤其涉及一种可跟随磨损薄膜热电偶温度传感器及其制作方法。

背景技术

在高速、精密及超精密加工，摩擦磨损等领域，温度是影响零件质量和寿命的关键因素之一，温度过高或过低都会间接或直接影响产品质量。例如在机械加工过程中，切削热会导致刀具与工件接触界面经历复杂瞬态的温度场变化，过高的温度会加剧刀具磨损，降低加工表面质量。在刹车盘制动领域，过高的温度会导致刹车盘损坏，严重时会导致刹车失效，产生事故。因此，快速、准确反应温度变化，特别是瞬态温度具有重要意义。

目前常见的测量温度方法有：自然热电偶、人工热电偶、红外热像仪等。但这些测温方法都无法满足复杂的环境和使用需求，例如：自然热电偶只能测量加工过程的平均温度，且响应速度慢，无法满足瞬态温度测量的需求。人工热电偶无法准确测量两个零件接触区的温度，只能近似的反应零件的工作温度。红外热像仪虽然有较快的响应速度，但是也只能近似的反应零件的工作温度，很难准确反应工作区域的瞬态温度，且现有的测量温度的传感器受到不可避免的摩擦力时都极易损坏，无法继续工作。

发明内容

根据上述提出的技术问题，而提供一种可跟随磨损薄膜热电偶温度传感器及其制作方法。本发明将引线和基底材料烧结形成一体化楔形结构作为基底，在基底斜面上制备有可跟随传感器测温端磨损的薄膜热电偶热接点区域，最后沉积保护薄膜。本发明传感器具有体积小、可跟随磨损、热接点自更新、寿命长、动态响应速度快、灵敏度高等优点。

本发明采用的技术手段如下：

一种可跟随磨损薄膜热电偶温度传感器，包括：基底、固定在基底内的第一补偿导线和第二补偿导线、依次沉积在基底上的第一热电极薄膜和第二热电极薄膜。

进一步地，所述基底与所述第一补偿导线和第二补偿导线之间采用陶瓷介质过渡，形成引线-基底一体化结构。

进一步地，所述第一热电极薄膜和所述第二热电极薄膜相互搭接，搭接区域为可跟随磨损的热接点区域。

进一步地，所述可跟随磨损薄膜热电偶温度传感器还包括保护薄膜，保护薄膜沉积在所述两个热电极薄膜上。

进一步地，所述基底采用99氧化铝陶瓷材料制成。

进一步地，所述第一热电极薄膜采用NiCr薄膜；所述第二热电极薄膜采用NiSi薄膜。

进一步地，所述第一补偿导线采用NiCr引线；所述第二补偿导线采用NiSi引线。

进一步地，所述保护薄膜采用SiO₂薄膜。

本发明还提供了一种基于上述可跟随磨损薄膜热电偶温度传感器的制作方法，包括如下步骤：

S1、将第一补偿导线和第二补偿导线分别穿过基底的预留孔中，第一补偿导线和第二补偿导线长度超过基底1-2毫米；

S2、在第一补偿导线和第二补偿导线与预留孔的间隙分别浇注陶瓷介质层，并进行高温烧结，将两者完全固定；

S3、对固定后的楔形基底斜面进行打磨并抛光；