一种微型晶体温度传感器的封装及埋植方法技术

本发明专利技术是一种微型晶体温度传感器的封装及埋植方法，该方法是在需要安放传感器(1)的被测物表面(6)上，沿被测物表面(6)的方向或垂直被测物表面(6)的方向，加工一个外凹槽(2)和内凹槽(3)，外凹槽(2)的口径大于内凹槽(3)的口径，将传感器(1)粘贴于衬底(4)上，再将衬底(4)放置在外凹槽(2)和内凹槽(3)交接处的台阶面(5)上，使传感器(1)处于内凹槽(3)中且不与内凹槽(3)的内壁接触，用粘结剂填充外凹槽(2)和内凹槽(3)并与被测物表面(6)平整。该方法实现了在高速飞行器表面的传感器的可靠粘结固定，避免了测温过程中传感器脱落问题，并有利于传感器的剥离，从而进一步提高了传感器的适用性和测温的成功率。

A Packaging and Embedding Method of Micro Crystal Temperature Sensor

【技术实现步骤摘要】
一种微型晶体温度传感器的封装及埋植方法
本专利技术是一种微型晶体温度传感器的封装及埋植方法，属于测量测试

技术介绍
表面温度是高速飞行器、航空发动机等结构设计和性能分析的重要参数之一。高速飞行器、航空发动机在工作状态下具有高温、高速、绕流多样、结构复杂等特点，给表面温度测量带来了极大的挑战。目前，相对成熟的航空表面测温手段有热电偶、示温漆和红外热像仪等，但对于复杂的工作环境，上述技术都有一定的局限性。晶体传感器主要是利用辐照后晶体内的残余缺陷浓度随热退火温度升高而降低的特性实现对被测物表面最高温度的测量，测温后，需将传感器取下，通过检测残余缺陷浓度并对比事先标定好的温度曲线，来获得被测点经历的最高温度。该种传感器无源无导线，构成简单，且不存在电气接口，因此可以有效应用于复杂环境下高速飞行器、航空发动机表面温度的测量。由于晶体传感器体积微小，只有1mm3左右，因此其安装和拆卸是阻碍晶体传感器广泛应用的主要问题。目前晶体传感器的安装方式主要有两种，一种是直接粘贴在被测物表面，这种安装方式不够牢靠，且会改变被测物表面形貌，如图1a所示；另一种是在表面开槽将晶体传感器埋入再用粘结剂进行密封，该方法安装牢靠，但大大增加了测温后晶体传感器的拆卸难度，晶体传感器在拆卸过程中极易丢失导致测温无效，如图1b所示。因此，需要一种新的晶体传感器安装方法，在保证测温精度的同时，加强安装的牢固性，降低拆卸难度，防止晶体传感器在测温和拆卸过程的丢失。
技术实现思路
专利技术正是面对现有技术存在的问题，提出了一种微型晶体温度传感器的封装及埋植方法，其目的是实现传感器在高速飞行器、航空发动机表面的可靠的粘结固定，避免了测温过程中复杂外界环境导致的晶体传感器脱落问题，同时晶体传感器与被测件之间无直接接触，有利于测温后晶体传感器的剥离工作，从而进一步提高了晶体传感器的适用性和测温成功率。本专利技术技术方案的内容如下：该种微型晶体温度传感器的封装及埋植方法，所述微型晶体温度传感器(以下简称传感器)的体积为1mm3，其特征在于：该方法是在需要安放传感器1的被测物表面6上，沿被测物表面6的方向或垂直被测物表面6的方向，加工一个外凹槽2和内凹槽3，外凹槽2的口径大于内凹槽3的口径，将传感器1粘贴于衬底4上，再将衬底4放置在外凹槽2和内凹槽3交接处的台阶面5上，使传感器1处于内凹槽3中且不与内凹槽3的内壁接触，用粘结剂填充外凹槽2和内凹槽3并与被测物表面6平整。进一步，所述外凹槽2和内凹槽3的口径为圆形，衬底4为圆形薄片。进一步，传感器1与内凹槽3内壁之间的间隙小于1mm。所述传感器1通过粘结剂粘贴于衬底4上形成传感器封装，为了便于封装的放置，将传感器1粘贴在衬底4一侧的中心位置。所述粘结剂应将所述传感器1完全包裹并充分固化，优选地，在粘贴传感器1前，在衬底4的中心位置涂抹粘结剂作为胶底，在胶底固化前放置传感器1，以增加传感器1安装的牢固性，再用粘结剂将传感器1进行覆盖。粘结剂涂抹不可太厚，以免影响晶体传感器测温性能。为了固定方便，优选地，将所述衬底4加工为圆形，衬底4的材料需具有良好的导热性能，以降低其厚度对测温精度的影响，同时，衬底4的材料应具有一定的硬度，防止剥离传感器时被破坏导致晶体传感器的丢失。所述衬底4的直径及厚度尺寸依据被测物表面6的外凹槽2和内凹槽3尺寸确定，在放置封装时，应将粘贴有传感器1的一面向下放入，使传感器1部分恰好处于内凹槽2中，且不与内凹槽3的内壁接触，降低测温后晶体传感器的剥离难度。所述衬底4的厚度应小于所述被测物表面外凹槽2的深度，以便于用粘结剂填充凹槽，实现对传感器1封装的固定，同时恢复被测物表面的原本形状，降低开槽对被测物表面6温场分布的影响。以上所述粘结剂的性能应符合被测物工作环境对材料特性的要求，如耐高温、不溶于水等。另外在高速流场中，胶体还应具有一定的硬度，以防止被气流侵蚀。此外，所述被测物表面6上的开槽的中心轴方向可依据被测物结构和外界环境进行调整，以降低风力等因素对表面粘结剂层的破坏。本专利技术专利实现了传感器1在被测物表面6的可靠粘结固定，增加了传感器1粘贴的牢固性，避免了直接用粘结剂将传感器1粘贴在被测物表面6容易脱落问题，同时传感器1与被测物之间无直接接触，只需要破坏粘结剂层即可将传感器1封装取出，有利于测温后晶体传感器的剥离工作，从而进一步提高了传感器1的适用性和测温成功率。本专利技术专利的微型晶体温度传感器的封装及埋植方法，作为晶体传感器基本的安装方法，并不局限于高速飞行器及航空发动机表面使用，还可应用于其他需要微型晶体温度传感器测温的物件。附图说明图1为已知的晶体传感器在被测物表面安装方法图2为本专利技术方法中沿被测物表面6垂直方向的结构实现示意图图3为本专利技术方法中沿被测物表面6方向的结构实现示意图图4为采用图3所示结构在机翼表面封装及埋植传感器的结构示意图具体实施方式参照说明书附图，并结合下述实施方式进一步说明本专利技术专利，应理解，说明书附图及下述实施方式仅用于说明本专利技术专利，而非限制本专利技术专利。如图2所示，本专利技术所述微型晶体温度传感器的封装及埋植方法是在需要安放传感器1的被测物表面6上，沿被测物表面6的垂直方向，加工一个外凹槽2和内凹槽3，外凹槽2的口径大于内凹槽3的口径，将传感器1粘贴于衬底4上，再将衬底4放置在外凹槽2和内凹槽3交接处的台阶面5上，使传感器1处于内凹槽3中且不与内凹槽3的内壁接触，用粘结剂填充外凹槽2和内凹槽3并与被测物表面6平整。所述外凹槽2和内凹槽3的口径为圆形，衬底4为圆形薄片。传感器1与内凹槽3内壁之间的间隙小于1mm。如图3、4所示，在本实施形态中，本专利技术所述微型晶体温度传感器的封装及埋植方法是在需要安放传感器1的被测物表面6上，即飞行器机翼表面，沿被测物表面6的方向开槽，为了降低飞行器飞行过程中气流的侵蚀作用，外凹槽2和内凹槽3的中心轴方向重合并略偏离于被测物表面6法向，外凹槽2的直径为6mm、宽度为3mm，内凹槽3的直径为3mm、宽度为3mm，内、外凹槽间形成宽度为1.5mm的环形凸台；在本实施形态中，用与飞行器机翼同种材料制成圆片形衬底4，保证良好的硬度。衬底4的直径为5mm，厚度为1mm。在衬底4一侧中心涂抹约1×1×1mm3大小的耐高温粘结剂作为胶底，在粘结剂固化前，用镊子将尺寸约为0.25×0.25×0.4mm3的传感器1放在胶底中间，然后用耐高温粘结剂进行覆盖，形成传感器封装。覆盖的粘结剂厚度不超过1mm，以免过厚的粘结剂降低晶体传感器的测温精度。将晶体传感器封装静置在空气中3小时，使粘结剂完全固化，保证晶体传感器粘贴的牢固性。将固化好的传感器1封装放入被测物表面6的凹槽中，有传感器1的一侧向下，确定传感器1部分恰好放入内凹槽3中且不与被测物接触，同时衬底4可以平稳放置在内、外凹槽间的环形凸台的台阶面5上。用耐高温粘结剂将凹槽其余部分填满压实，使密封后的凹槽部分与被测物表面6相平，恢复被测物表面的原本形状。在本实施形态中，将被测物静置于空气中3小时，使耐高温粘结剂完全固化，传感器1安装完成。测温结束后，用精密刻刀沿着被测物与高温粘结剂的接触面将胶层与被测物剥离，或直接破坏胶层，即可得到完整的传感器1封装，用精密刻刀将传感器1从衬底4上分离即可。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微型晶体温度传感器的封装及埋植方法，所述微型晶体温度传感器(以下简称传感器)的体积为1mm

【技术特征摘要】
1.一种微型晶体温度传感器的封装及埋植方法，所述微型晶体温度传感器(以下简称传感器)的体积为1mm3，其特征在于：该方法是在需要安放传感器(1)的被测物表面(6)上，沿被测物表面(6)的方向或垂直被测物表面(6)的方向，加工一个外凹槽(2)和内凹槽(3)，外凹槽(2)的口径大于内凹槽(3)的口径，将传感器(1)粘贴于衬底(4)上，再将衬底(4)放置在外凹槽(2)和内凹槽(3)交接处的台阶面(5)上，使传感器(1)处于内凹槽(3)中且不与内凹槽(3)的内壁接触...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘德峰，李欣，梁晓波，黄漫国，刘艺，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司北京长城航空测控技术研究所，中航高科智能测控有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11