[发明专利]一种实现温度梯度分布测量的传感器及制备方法

说明书

本发明提供一种实现温度梯度分布测量的传感器及制备方法，其中，传感器包括：前端的针形温度测头和后端的焊盘区，所述传感器从下到上依次包括基底层和热电偶薄膜层；所述热电偶薄膜层包括分别作为正负极的单个第一热电偶薄膜和多个第二热电偶薄膜；第一热电偶薄膜和第二热电偶薄膜均与焊盘区连接，且单个所述第一热电偶薄膜和多个所述第二热电偶薄膜分别在多个节点处搭接，形成多个沿针形方向间隔排布的热电偶测温节点。其中，针形温度测头的侵入破坏小，最大程度降低了对被测材料/结构的损伤，有利于高精度的测量，并且形成多个沿针形方向间隔排布的热电偶测温节点，从而实现同一方向的温度梯度分布的精确测量。

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，尤其涉及一种实现温度梯度分布测量的传感器及制备方法。

背景技术

温度测量，尤其是高温原位、在线测量是航空航天飞行器高温严苛部件优化设计与效能评估所需关键技术，比如，获得热防护层由外而内温度梯度分布，对于热防护材料/结构建模、优化设计改进、防隔热效能评估等具有至关重要的意义。

现有技术中，实现飞行器热防护层温度测量的方法主要有埋设式光纤、嵌入式薄膜热电偶、打孔安装热电偶测头等方法。其中，埋设式光纤破坏了热防护层原有材料/结构特性，且存在界面失效等可靠性问题。嵌入式薄膜热电偶具有原位测量、快速响应等优点，但通常布置于防护层不同材料界面，且测点有限，引线复杂，目前仍停留在实验室阶段。打孔安装热电偶测头的方法是目前地面试验比较常用的测量热防护层由外而内温度梯度分布的方法，然而通常需在不同厚度处打多个孔安装热电偶测头，形成多种来源的测量误差，难以实现同一方向上不同测点梯度测量，且对热防护层的破坏较多，难以实现高精度的测量。

发明内容

本发明提供一种实现温度梯度分布测量的传感器及制备方法，用以解决现有技术中的难以实现同一方向上不同测点梯度测量的缺陷，实现同一方向上不同测点的温度梯度测量，从而实现高精度的测量。

本发明提供一种实现温度梯度分布测量的传感器，包括：前端的针形温度测头和后端的焊盘区，所述传感器从下到上依次包括基底层和热电偶薄膜层；

所述热电偶薄膜层包括分别作为正负极的单个第一热电偶薄膜和多个第二热电偶薄膜；

所述第一热电偶薄膜和第二热电偶薄膜均与焊盘区连接，且单个所述第一热电偶薄膜和多个所述第二热电偶薄膜分别在多个节点处搭接，形成多个沿针形方向间隔排布的热电偶测温节点。

根据本发明提供的一种传感器，所述传感器还包括：防护薄膜层，所述防护薄膜层设置于所述热电偶薄膜层之上。

根据本发明提供的一种传感器，所述焊盘区设置有多个焊盘；

所述焊盘的数量与所述第一热电偶薄膜和第二热电偶薄膜的数量之和相同，且所述第一热电偶薄膜和第二热电偶薄膜分别与对应的焊盘相连接。

根据本发明提供的一种传感器，所述防护薄膜层在焊盘区域形成有开口，以外接输出引线。

根据本发明提供的一种传感器，所述焊盘区还设置有与所述焊盘连接的热敏薄膜电阻，用于冷端温度补偿。

本发明还提供一种实现温度梯度分布测量的传感器的制备方法，包括：

基底层预处理；

在基底层上进行沉积与图形化处理，形成单个第一热电偶薄膜；

在沉积有所述第一热电偶薄膜的基底层上进行沉积与图形化处理，形成多个第二热电偶薄膜；其中，单个所述第一热电偶薄膜和多个所述第二热电偶薄膜均与焊盘区连接，且分别在多个节点处搭接，形成多个沿针形方向间隔排布的热电偶测温节点；

对沉积有第一热电偶薄膜和所述第二热电偶薄膜的基底层进行激光切割，得到所述传感器。