一种用于瞬态高温测量的微小型温度传感器及其制作方法技术

本发明专利技术提供一种用于瞬态高温测量的微小型温度传感器及其制作方法，本发明专利技术传感器包括：测温元件和铠装保护套筒，测温元件与铠装保护套筒之间采用耐高温无机胶密封；测温元件包括双孔陶瓷柱、相互平行嵌入所述双孔陶瓷柱的第一金属丝式热电极和第二金属丝式热电极、沉积于所述双孔陶瓷柱端面上并与第一金属丝式热电极和第二金属丝式热电极连接形成热接点薄膜的功能薄膜以及沉积于功能薄膜表面的绝缘保护薄膜。本发明专利技术提供的微小型温度传感器，具有结构简单、体积小巧、动态响应迅速等优点，其测温范围为300℃～1500℃，适用于天地往返飞行器等多种航天器及其组件表面瞬态高温的测试。

【技术实现步骤摘要】
一种用于瞬态高温测量的微小型温度传感器及其制作方法
本专利技术涉及传感器
，具体而言，尤其涉及一种用于瞬态高温测量的微小型温度传感器及其制作方法。
技术介绍
经过100多年的发展，现代航天技术已成为人类科学技术的重要组成部分，同时也成为衡量一个国家工业发展程度的重要指标。随着深空探索任务不断向前推进，航天器高温零件所需承受的温度越来越高，挑战十分严峻。在航天器的上升段和返回段，巨大的动能在大气层的阻尼作用下转变为热能，其表面部件瞬时温度达700℃以上。在美国航天工程的发展史上，也曾出现过极其惨烈的事故，其中最为严重的为发生在2003年的哥伦比亚号航天飞机事故。在飞机高速降低高度的过程中，飞机与大气层剧烈摩擦产生了超过2000℃的高温，隔热材料难以承受高温而导致机体破裂，高温气体瞬间窜入机舱，7名宇航员在毫无防备的情况下瞬间融化。与此同时，飞机在空中解体并发生爆炸，化成无数高速下坠的飞机残片。因此，为了提高零部件的使用寿命，需要对热端部件的温度场进行实时监测，以便找出热端零件的过热点，同时为热仿真系统的建立提供数据支撑。然而，航天器的运行速度极高，风阻转化成的热量会使航天器表面的温度剧烈变化，且温度高达1500℃，温度测量的难度非常大；加之测温元件在测温时需要承受极大的冲击，工作环境恶劣，为实时测量温度增添了不可忽视的难度。
技术实现思路
根据上述提出的技术问题，本专利技术的目的是要提供一种能够承受1500℃的高温，体积小巧、动态响应迅速、灵敏度高，用于天地往返飞行器等多种航天器及其组件表面瞬态高温测试的薄膜传感器及其制作方法。本专利技术采用的技术手段如下：一种用于瞬态高温测量的微小型温度传感器，包括：测温元件和铠装保护套筒，所述测温元件与铠装保护套筒之间采用耐高温无机胶密封；所述测温元件包括双孔陶瓷柱、相互平行嵌入所述双孔陶瓷柱的第一金属丝式热电极和第二金属丝式热电极、沉积于所述双孔陶瓷柱端面上并与所述第一金属丝式热电极和第二金属丝式热电极连接形成热接点薄膜的功能薄膜以及沉积于功能薄膜表面的绝缘保护薄膜。进一步地，所述第一金属丝式热电极和第二金属丝式热电极与双孔陶瓷柱之间采用陶瓷介质层过渡。进一步地，所述第一金属丝式热电极和第二金属丝式热电极分别连接第一补偿导线和第二补偿导线。进一步地，所述第一金属丝式热电极和第一补偿导线均采用PtRh30合金材料，所述第二金属丝式热电极和第二补偿导线均采用PtRh6合金材料。进一步地，所述铠装保护套筒采用镍基合金材料，所述耐高温无机胶采用双键DB5012耐高温无机胶。进一步地，所述双孔陶瓷柱采用99氧化铝陶瓷材料。进一步地，所述功能薄膜采用PtRh6合金材料。进一步地，所述绝缘保护薄膜包括Al2O3绝缘保护薄膜和ZrO2绝缘保护薄膜。本专利技术还提供了一种用于瞬态高温测量的微小型温度传感器的制作方法，包括如下步骤：S1、将第一金属丝式热电极和第二金属丝式热电极涂覆用蒸馏水按适当比例稀释的陶瓷介质层；S2、将涂覆陶瓷介质层的第一金属丝式热电极和第二金属丝式热电极平行穿入双孔陶瓷柱后拔出，重复操作减少电极与双孔陶瓷柱之间的空隙，再将所述第一金属丝式热电极和第二金属丝式热电极平行穿入双孔陶瓷柱；两个电极的引线长度超过双孔陶瓷柱1-2毫米；S3、对上述涂覆完毕的第一金属丝式热电极、第二金属丝式热电极以及双孔陶瓷柱进行高温烧结；S4、将高温烧结处理后的带有所述第一金属丝式热电极和第二金属丝式热电极的双孔陶瓷柱穿入铠装保护套筒并用耐高温无机胶将铠装保护套筒与双孔陶瓷柱相接触的表面进行封装；S5、对封装后的双孔陶瓷柱的端面进行打磨并抛光；S6、采用磁控溅射方式在双孔陶瓷柱被抛光的端面沉积功能膜，所述功能膜与所述第一金属丝式热电极和第二金属丝式热电极连接形成热接点薄膜；S7、采用磁控溅射方式在已沉积功能膜的表面沉积绝缘保护薄膜。S8、将第一金属丝式热电极和第二金属丝式热电极的引线上分别连接第一补偿导线和第二补偿导线。较现有技术相比，本专利技术具有以下优点：本专利技术提供的微小型温度传感器，具有结构简单、体积小巧、动态响应迅速等优点，其测温范围为300℃～1500℃，适用于天地往返飞行器等多种航天器及其组件表面瞬态高温的测试。基于上述理由本专利技术可在传感器等领域广泛推广。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术微小型温度传感器结构示意图。图2为本专利技术测温元件局部放大图。图3为本专利技术陶瓷介质层烧结温度工艺曲线图。图4为本专利技术传感器输出电压随温度变化曲线图。图中：1、Al2O3绝缘保护薄膜；2、ZrO2绝缘保护薄膜；3、功能薄膜；4、双孔陶瓷柱；5、陶瓷介质层；6、耐高温无机胶；7、铠装保护套筒；8、第一金属丝式热电极；9、第二金属丝式热电极；10、第一补偿导线；11、第二补偿导线；A、测温元件。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本专利技术及其应用或使用的任何限制。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本专利技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本专利技术的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任向具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。在本专利技术的描述中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于瞬态高温测量的微小型温度传感器，其特征在于，包括：测温元件和铠装保护套筒，所述测温元件与铠装保护套筒之间采用耐高温无机胶密封；/n所述测温元件包括双孔陶瓷柱、相互平行嵌入所述双孔陶瓷柱的第一金属丝式热电极和第二金属丝式热电极、沉积于所述双孔陶瓷柱端面上并与所述第一金属丝式热电极和第二金属丝式热电极连接形成热接点薄膜的功能薄膜以及沉积于功能薄膜表面的绝缘保护薄膜。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于瞬态高温测量的微小型温度传感器，其特征在于，包括：测温元件和铠装保护套筒，所述测温元件与铠装保护套筒之间采用耐高温无机胶密封；
所述测温元件包括双孔陶瓷柱、相互平行嵌入所述双孔陶瓷柱的第一金属丝式热电极和第二金属丝式热电极、沉积于所述双孔陶瓷柱端面上并与所述第一金属丝式热电极和第二金属丝式热电极连接形成热接点薄膜的功能薄膜以及沉积于功能薄膜表面的绝缘保护薄膜。


2.根据权利要求1所述的用于瞬态高温测量的微小型温度传感器，其特征在于，所述第一金属丝式热电极和第二金属丝式热电极与双孔陶瓷柱之间采用陶瓷介质层过渡。


3.根据权利要求1或2所述的用于瞬态高温测量的微小型温度传感器，其特征在于，所述第一金属丝式热电极和第二金属丝式热电极分别连接第一补偿导线和第二补偿导线。


4.根据权利要求1所述的用于瞬态高温测量的微小型温度传感器，其特征在于，所述第一金属丝式热电极和第一补偿导线均采用PtRh30合金材料，所述第二金属丝式热电极和第二补偿导线均采用PtRh6合金材料。


5.根据权利要求1所述的用于瞬态高温测量的微小型温度传感器，其特征在于，所述铠装保护套筒采用镍基合金材料，所述耐高温无机胶采用双键DB5012耐高温无机胶。


6.根据权利要求1所述的用于瞬态高温测量的微小型温度传感器，其特征在于，所述双孔陶瓷柱采用99氧化铝陶瓷材料。


7.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔云先，杜鹏，殷俊伟，高富来，黄金鹏，
申请(专利权)人：大连交通大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21