柔性薄膜热电偶制造技术

本发明专利技术涉及一种柔性薄膜热电偶，属于表面温度测量领域。主要用于物体表面温度测量。该柔性薄膜热电偶通过薄膜镀制技术，在柔性绝缘底层上镀制热电偶敏感层，然后再通过添加保护层和引线，形成可以产生一定形变的膜状温度传感器。本发明专利技术的有益效果是最大程度的减小了传感器与柔性绝缘底层之间的接触热阻，能够有效地提高壁面温度的测量准确度，该传感器能够适应被测物体表面的形状变化，可以通过自身形变贴合在被测物体表面上，大大提高了表面温度测量的便捷性，此外该传感器能够通过掩膜或光刻工艺设计制作密集的多点测量系统，这是传统的测量方法无法实现的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种柔性薄膜热电偶，属于表面温度测量领域。
技术介绍
在很多领域里，都需要测量物体的表面温度。表面温度往往表征了系统的运行状态，与安全和寿命等问题息息相关，因此在很多场合里是一个非常重要的参数。物体表面温度的测量可以采用接触式测量方法和非接触式测量方法，它的准确测量不仅与采用的测量方法有关，也有被测对象、周围的环境工况相关，很多因素影响着最终的测量结果。对于接触式测量方法而言，目前普遍采用的是热电偶或铂电阻温度传感器通过表面贴伏或开槽、开孔埋伏的方式测量表面温度。一方面，由于接触面积、接触紧密程度以及接触热阻难以控制，各种安装方式对测量结果影响显著；另一方面，在具体的实施过程中也存在很多不方便的环节，特别是对于需要布置大量测点的应用，上述方式几乎无法实施。因此，目前的表面温度测量方法在测量准确度以及测量可行性方面都存在问题，在很大程度上影响了表面温度的测量。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有技术存在测量准确度以及测量可行性的问题，提供一种柔性薄膜热电偶。本专利技术的目的是通过下述技术方案实现的。一种柔性薄膜热电偶，在柔性绝缘底层上依次镀制电偶正极与热电偶负极，电偶正极与热电偶负极的结合点为热电偶结点，即得到柔性薄膜热电偶。所述热电偶正极、热电偶负极和热电偶结点称为热电偶，所述热电偶通过掩膜或光刻工艺镀制在柔性绝缘底层上。所述热电偶可以设计成具有多个测点的多点测温系统。所述热电偶的电偶正极和热电偶负极分别与引线连接，并通过引线与电测设备相连接。所述电偶正极和热电偶负极与引线连接是通过胶接、压接或焊接的工艺完成的。保护层固定连接在柔性薄膜热电偶上表面。保护层对于柔性薄膜热电偶来说并非必须包含，但在测量导电介质、腐蚀性介质或强烈流体冲刷的情况下，应该考虑添加保护层。所述保护层与柔性薄膜热电偶是通过胶接的工艺固定连接，在测量导电介质时必须具备保护层。引线采用与热电偶分度一致的热电偶丝材或补偿导线制作，同时注意在连接的时候正极与正极相连、负极与负极相连。通过耐温胶将柔性薄膜热电偶粘接在被测物体表面，通过电测设备测量热电偶的输出，即可得到被测物体表面温度。所述耐温胶的厚度不大于0.1mm。有益效果1、本专利技术的一种柔性薄膜热电偶，采用的是薄膜镀制技术，将热电偶镀制在柔性绝缘底层上，与柔性绝缘底层成为一体，最大程度的减小了热电偶与柔性绝缘底层之间的接触热阻，能够有效地提高壁面温度的测量准确度；2、本专利技术的一种柔性薄膜热电偶，能够适应被测物体表面的形状变化，可以通过自身形变贴合在被测物体表面上，大大提高了表面温度测量的便捷性。3、本专利技术的一种柔性薄膜热电偶，能够通过掩膜或光刻工艺设计制作密集的多点测量系统，这是传统的测量方法无法实现的。附图说明图1是本专利技术的结构示意图；图2是本专利技术的应用示意图；图3是本专利技术热电偶敏感层镀制的掩膜板示意图。具体实施方式下面结合附图与实施例对本专利技术作进一步说明.实施例1本专利技术公开的柔性薄膜热电偶，如图1所示，主要由柔性绝缘底层、热电偶敏感层、保护层和引线组成。柔性绝缘底层选用聚酰胺薄膜，厚度0.3mm，将聚酰胺薄膜剪裁为40mm×80mm的矩形长方形。设计40mm×80mm的矩形掩膜板，掩膜板为金属板，掩膜板通过机械加工的方法制作，在板内铣出热电偶的引线图形，如图3所示，该掩膜板设计了两个热电偶测点。采用K型热电偶作为热电偶敏感层，按照K型热电偶的两级材料分别准备NiCr和NiSi的合金靶材，然后通过磁控溅射的方法分两次镀制。第一次镀制NiCr层，用掩膜板将聚酰胺薄膜掩盖，放置在磁控溅射装置的镀制区内，掩膜板中间镂空的热电偶走线图形暴露在镀制区内，衬底温度控制在200℃±2℃，真空度不大于10-3Pa，镀制功率150W，镀制时间3小时，形成膜层厚度在2μm左右NiCr镀制线条；第二次镀制NiSi层，将掩膜板镜像放置，镀制工艺参数同上，形成膜层厚度在2μm左右NiSi镀制线条，NiCr和NiSi的镀制线条在端部重叠，形成热电偶结点。这样就形成了两个完整的K型热电偶测点。然后，使用0.3mm的K型热电偶，正极对正极、负极对负极，使用导电胶分别连接导线。最后，再剪裁40mm×80mm的聚酰胺薄膜作为保护层，将热电偶层保护在两层聚酰胺薄膜中间。在测量物体表面温度时，通过耐温胶将柔性薄膜热电偶粘接在被测物体表面，通过电测设备测量热电偶的输出，即可得到被测物体表面温度。为了验证柔性薄膜热电偶的测量准确度，将制作完成的柔性薄膜热电偶用胶粘在在一块铁板上，如图2所示，柔性薄膜热电偶的两个测点分别编号为1#和2#。在柔性薄膜热电偶两个测点附近放置一个铠装K型热电偶作为参考温度。将上述柔性薄膜热电偶以及参考热电偶连同铁板一起放入标定炉中，将热电偶的冷端放入冰水混合物中。调节并控制炉中温度，在各个比对点记录参考标准热电偶和1#、2#测点的输出信号，根据分度表进行换算成温度值，见下表。表1柔性薄膜热电偶试验数据参考标准(℃)1#测点(℃)2#测点(℃)33.931.732.180.578.979.1127.2125.7125.2173.7173.1171.7从表1可以看到，柔性薄膜热电偶的1#和2#测点与参考标准热电偶在各个比对点的温度一致性很好，最大温度差不大于2℃，达到了传统热电偶测温的准确度水平。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种柔性薄膜热电偶，其特征在于：在柔性绝缘底层(1)上依次镀制电偶正极(2)与热电偶负极(3)，电偶正极(2)与热电偶负极(3)的结合点为热电偶结点(4)，即得到柔性薄膜热电偶。

【技术特征摘要】
1.一种柔性薄膜热电偶，其特征在于：在柔性绝缘底层(1)上依次镀制电偶正极(2)与热电偶负极(3)，电偶正极(2)与热电偶负极(3)的结合点为热电偶结点(4)，即得到柔性薄膜热电偶。2.如权利要求1所述的一种柔性薄膜热电偶，其特征在于：所述电偶正极(2)、热电偶负极(3)和热电偶结点(4)称为热电偶，所述热电偶通过掩膜或光刻工艺镀制在柔性绝缘底层(1)上。3.如权利要求2所述的一种柔性薄膜热电偶，其特征在于：所述热电偶的电偶正极(2)和热电偶负极(3)分别与引线(5)连接，并通过引线(5)与电测设备相连接。4.如权利要求1或2或3所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：王毅，常蕾，荆卓寅，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11