[发明专利]一种陶瓷电极塞式火工品桥区温度测量用薄膜传感器

说明书

一种陶瓷电极塞式火工品桥区温度测量用薄膜传感器，属于薄膜温度传感器设计与集成制备技术领域。所述薄膜传感器包括自下而上依次设置的陶瓷电极塞、绝热层、薄膜热电偶敏感层、绝缘层和火工品薄膜五层结构，以及薄膜热电偶正极引线、薄膜热电偶负极引线、火工品桥区正极引线、火工品桥区负极引线四个引线。本发明采用MEMS工艺，将薄膜热电偶传感器、火工品桥区集成在陶瓷电极塞上，首次实现了火工品桥区瞬态温度的接触式测量；与传统的原子发射光谱双谱线法的非接触式测温相比，测温精度大大提升。

技术领域

本发明属于薄膜温度传感器设计与集成制备技术领域，特别针对于点火桥、爆炸箔等火工品薄膜桥区的瞬态测温领域，具体涉及一种陶瓷电极塞式火工品桥区温度测量用薄膜传感器。

背景技术

火工品作为各类点火起爆装置中的关键换能元件，被广泛应用于航空、航天、导弹发射、矿山爆破等军用和民用领域。薄膜火工品具有能量密度高、物理尺寸小、可靠性高、瞬时释放能量大等优点，其制备过程与MEMS工艺有着良好的兼容性，能显著提升武器系统安全性。薄膜火工品桥区温度是衡量火工品性能优劣的重要参数，因此，对火工品桥区瞬时表面温度的准确测量具有重要的意义。

薄膜火工品桥区尺寸为微米量级，其燃烧或电爆生成的等离子体具有体积小、升温快、作用时间短等特点，很难判定电爆过程中等离子体的温度变化。薄膜火工品桥区测温目前的传统方法为非接触式测温，以原子光谱理论为基础，利用原子发射光谱双谱线法来测试桥区等离子体的温度变化情况，测试误差较大，约为10％～20％。而采用接触式测温，由于爆炸过程作用时间极短，属于微秒甚至于纳秒量级测温，受限于传感器动态性能，较难实时准确反应桥区温度，目前还未有应用于火工品瞬态测温领域的接触式测温方法。

发明内容

本发明的目的在于，针对背景技术存在的问题，提出了一种陶瓷电极塞式火工品桥区温度测量用薄膜传感器。本发明采用MEMS工艺对陶瓷电极塞开孔，并在火工品桥区薄膜下方沉积多层结构，实现了对陶瓷电极塞式火工品桥区的接触式测温；同时，通过在敏感层下方设置绝热结构，优化敏感层厚度，有效提升了传感器的动态响应时间，实现了火工品桥区温度的实时测量。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种陶瓷电极塞式火工品桥区温度测量用薄膜传感器，如图1所示，包括自下而上依次设置的陶瓷电极塞、绝热层、薄膜热电偶敏感层、绝缘层和火工品薄膜五层结构，以及薄膜热电偶正极引线、薄膜热电偶负极引线、火工品桥区正极引线、火工品桥区负极引线四个引线；

其中，所述陶瓷电极塞为圆盘形，陶瓷电极塞远离绝热层一侧的中心设置盲孔，用于增强传感器的绝热性能；

所述绝热层为圆盘形，完全覆盖陶瓷电极塞；

所述薄膜热电偶敏感层包括弓形的正极热电偶薄膜，弓形的负极热电偶薄膜，以及连接于正极热电偶薄膜和负极热电偶薄膜之间的热端结点；所述薄膜热电偶敏感层为轴对称图形，如图3所示；

所述绝缘层为圆盘形，完全覆盖薄膜热电偶敏感层；

所述火工品薄膜位于绝缘层之上，火工品薄膜的桥区、薄膜热电偶敏感层中的热端结点和陶瓷电极塞上的盲孔位于同一直线上；

所述薄膜热电偶正极引线穿过陶瓷电极塞、绝热层，与正极热电偶薄膜连接；

所述薄膜热电偶负极引线穿过陶瓷电极塞、绝热层，与负极热电偶薄膜连接；

所述火工品桥区正极引线穿过陶瓷电极塞、绝热层、绝缘层，与火工品薄膜的一极相连；所述火工品桥区负极引线穿过陶瓷电极塞、绝热层、绝缘层，与火工品薄膜的另一极相连。

进一步的，所述陶瓷电极塞为氧化铝陶瓷电极塞。

进一步的，所述陶瓷电极塞上未设置盲孔的区域的厚度为100～200μm。