一种二维平面温度场测试传感元件及其制作方法技术

一种二维平面温度场测试传感元件及其制作方法，属于传感元件制作方法及测试方法。由第一层的薄膜、第二层的敏感元件陈列与横向电极、第三层的绝缘薄层、第四层的纵向电极及第五层的绝缘保护膜组成；第一层的薄膜为塑料薄膜材料；第二层为敏感元件陈列与横向电极，采用印刷的方法印制到第一层的薄膜上，敏感元件陈列采用导电高分子复合材料印制而成，横向电极使用导电银浆印制而成；第三层的绝缘薄层采用树脂印刷而成；第四层的纵向电极同样采用印制方法而成；第五层的绝缘保护膜采用树脂印制而成。该测试传感元件，可实现二维平面温度场的测试，测试方法简便，精度较高，满足测试的量程；同时，在印刷工艺条件下，可批量化生产，成本低，效果好。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种传感元件制作方法及测试方法，尤其是。
技术介绍
目前用于二维平面温度场测试的方法主要分为接触测试法与非接触测试法。接触测试法主要采用多点热敏电阻或热电偶进行测试，这种方法布点有限，每个热敏电阻都要接出测试线，占用大量空间，影响测试精确度，在空间限制、环境条件和设备要求等因素的影响下，较难实现有效可行的温度场测量。间接测试法主要有声学与图像处理的测量方法，其中声学测温技术主要根据声波在介质中传播速度随穿越介质温度变化而改变的原理，推算出被测介质的温度，这种测温技术的方法受介质组分、重建算法精度、背景噪声、声波干涉折射等的影响，应用往往受到限制；图像处理的辐射测温技术根据物体在不同光谱辐射强度与温度之间的函数关系，实现对温度的测量，由于辐射受介质颗粒的散射、衰减系数等的影响，使这种测试方法的应用范围受到限制。接触式测温方法中采用的热电式测温技术是将温度模拟信号转化为电信号，通过电信号强弱实现对温度的测量。热电测温技术现已比较成熟，利用此技术制造的热电测温元件具有测量准确、热惯性小等优点。在工程及室内试验中，为了获得其二维温度场分布，通常的方法是将诸多热敏电阻或者热电偶埋入或插入土体内部，通过直接接触进行温度场测试，这将对物体结构产生扰动，影响温度场测试精度。并且感温元件受到耐高温材料的限制，接触式测温传感元件一般仅适用于中低温环境的温度测量环境。鉴于上述的二维平面温度场测量现状，研制对温度变化敏感的二维平面温度场测试传感元件及其制作方法，为工程及室内试验中二维平面温度场测试提供新的测试传感元件。
技术实现思路
技术问题:本专利技术的目的是要提供一种具有较高的温度敏感特性，测试范围大的二维平面温度场测试传感元件及其制作方法。技术方案:本专利技术的目的是这样实现的:该传感元件有第一层即底层的薄膜、第二层的敏感元件陈列与横向电极、第三层的绝缘薄层、第四层的纵向电极及第五层即上层的绝缘保护膜；第一层、第二层、第三层、第四层和第五层顺序连接。传感元件的制作方法，首先选择底层薄膜、敏感元件陈列基体、电极材料、绝缘薄层及绝缘保护膜材料；然后将导电炭黑或碳纳米管与敏感元件陈列基体进行混合配制导电高分子复合材料，并将其印刷在选择好的薄膜上形成敏感元件陈列层；之后将选好的电极材料也印刷在底板上形成横向电极，并连接上敏感元件陈列；然后利用选择好的绝缘薄层材料印制绝缘薄层，再印刷纵向电极，绝缘薄层处于横向电极与纵向电极之间，将两层电极绝缘；最后，将选择好的绝缘保护膜材料印刷于最上层形成绝缘保护膜层，起到保护作用。敏感元件陈列⑵采用导电高分子复合材料印刷而成；敏感元件陈列(2)采用对温度敏感的炭黑或碳纳米管填充树脂基的导电高分子复合材料；所述的薄膜可选用如温度承受范围较高的聚酰亚胺，厚度0.1?0.3mm ;敏感元件陈列基体为树脂材料，与导电炭黑或碳纳米管充分混合成为导电高分子复合材料；电极材料匹配用市场上出售的导电银浆或者将导电银粉加入橡胶中复合而成；绝缘层与绝缘保护膜选择相同的树脂材料；在印刷的时候要保证上一次印刷层完全固化后再进行印刷。有益效果，由于采用了上述方案，第一层(最下层)的薄膜采用塑料薄膜，然后将炭黑或碳纳米管充填树脂基的导电高分子复合材料印刷于薄膜上，待固化后形成敏感元件陈列，再将电极材料印刷于薄膜上，印刷位置与敏感元件陈列有一定的重叠，保证导电连接，形成横向电极层。之后将树脂材料印刷形成绝缘薄层，再印刷电极材料形成纵向电极，绝缘薄层的目的是保证横向电极与纵向电极之间绝缘，形成断路。最后将树脂材料印刷于第五层(最上层)，覆盖位于下面的敏感元件陈列与电极，起到绝缘保护的作用。印刷于薄膜上的树脂基导电高分子敏感元件陈列具有温度敏感性，当温度变化时其电阻值发生相应变化，根据此可以对温度的变化进行测试。横向电极与纵向电极起到连接测试设备与敏感元件陈列的作用，属于测试数据导线。最上层的绝缘保护膜，是绝缘与防水保护等作用，避免敏感元件陈列及电极裸露于环境中受到干扰，影响测试精度。制作的二维平面温度场测试传感元件，可实现工程及室内试验中的二维平面温度场测试，主要优点有:1、结构简单，采用印刷工艺，制作便捷，成本低。2、印刷工艺条件下，可将陈列敏感元件尺寸和间距做的很小，增大温度场的测试密度，提高温度场的测试精度。3、导电高分子复合材料制作而成的敏感元件陈列，使得传感元件具有较高的温度敏感特性，测试范围大。【附图说明】图1为本专利技术的一种二维平面温度场测试传感元件的示意图。图2为本专利技术的第一层薄膜图。图3为本专利技术的第二层敏感元件阵列与横向电极图。图4为本专利技术的第三层绝缘薄层图。图5为本专利技术的第四层纵向电极图。图6为本专利技术的第五层绝缘保护膜图。图中，1、薄膜；2、敏感元件陈列；3、横向电极；4、绝缘薄层；5、纵向电极；6、绝缘保护膜。【具体实施方式】下面结合附图对本专利技术的实施例作进一步的描述:该传感元件由第一层即底层的薄膜、第二层的敏感元件陈列与横向电极、第三层的绝缘薄层、第四层的纵向电极及第五层即上层的绝缘保护膜组成，第一层、第二层、第三层、第四层和第五层顺序连接。传感元件的制作方法，首先选择底层薄膜、敏感元件陈列基体、电极材料、绝缘薄层及绝缘保护膜材料；然后将导电炭黑或碳纳米管与敏感元件陈列基体进行混合配制导电高分子复合材料，并将其印刷在选择好的薄膜上形成敏感元件陈列层；之后将选好的电极材料也印刷在底板上形成横向电极，并连接上敏感元件陈列；然后利用选择好的绝缘薄层材料印制绝缘薄层，再印刷纵向电极，绝缘薄层处于横向电极与纵向电极之间，将两层电极绝缘；最后，将选择好的绝缘保当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种二维平面温度场测试传感元件，其特征是：该传感元件有第一层的薄膜（1）、第二层的敏感元件陈列（2）与横向电极（3）、第三层的绝缘薄层（4）、第四层的纵向电极（5）及第五层的绝缘保护膜（6）；第一层、第二层、第三层、第四层和第五层顺序连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周国庆，季雨坤，常传源，廖波，周檀君，赵晓东，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32