本发明专利技术提供一种适用于深空探测的高精度快速响应空气温度传感器，包括测量基体、敏感元件、封装壳体、接插件和空气导流保护罩；测量基体为T字形印刷电路板，敏感元件为嵌入T字形印刷电路板表面的薄膜电阻。本发明专利技术温度传感器探头采用薄膜铂电阻Pt1000作为测温敏感元件，采用FR4材料的PCB板作为敏感元件的基体，在基体顶部、中部、底部三个位置分别布三个薄膜铂电阻，本发明专利技术可以良好的规避太阳光辐射和测量电路对传感器整机的影响，同时通过构建的数学模型有效耦合传导、自身辐射等因素的影响，可以较好的提升传感器的测量精度，同时通过结构设计可以大幅提升传感器的响应时间，可广泛应用于空间环境空气温度测量领域，也可应用于地面大气环境测量领域。面大气环境测量领域。面大气环境测量领域。
【技术实现步骤摘要】
一种适用于深空探测的高精度快速响应空气温度传感器
[0001]本专利技术涉及测量测试
，具体涉及一种适用于深空探测的高精度快速响应空气温度传感器。
技术介绍
[0002]温度传感器的测量原理多样，封装形式众多，市面上不乏各种用于不同环境的空气温度测量的传感器。而火星环境的具有太阳光辐射强度高、昼夜温差巨大(
‑
180～+70℃)、风沙强烈的特点。
[0003]在火星环境下，缺少有效的大气层阻挡，其太阳光辐射强度较高，很容易形成对传感器整机、传感器安装基体的直接加热，从而造成敏感组件整体升温。同时，传感器安装结构对传感器本身的热传导也难以忽略。并且，后端电路对敏感组件的热传导和电路自热均无法避免。
[0004]常规的空气温度传感器难以满足这种复杂的气象条件，因而准确测量空间环境的空气温度是一个较大的难点。
技术实现思路
[0005]本专利技术是为了解决深空探测温度的精度问题，提供一种适用于深空探测的高精度快速响应空气温度传感器，温度传感器探头采用薄膜铂电阻Pt1000作为测温敏感元件，采用FR4材料的PCB板作为敏感元件的基体，在基体的顶部、中部、底部三个位置分别布三个薄膜铂电阻。测量引线分四层印刷在PCB板上，引线为蛇形排列的三线制。传感器主体外套镀铬空气导流保护罩，测量到三个薄膜铂电阻的输出值后，通过耦合计算公式来进行空气温度的计算；本专利技术可以良好的规避太阳光辐射和测量电路对传感器整机的影响，同时通过构建的数学模型有效耦合传导、自身辐射等因素的影响，可以较好的提升传感器的测量精度，同时通过结构设计可以大幅提升传感器的响应时间。这种传感器具有成本低、易于批量生产的特点，可以广泛应用于空间环境空气温度测量领域，也可应用于地面大气环境测量领域。
[0006]本专利技术提供一种适用于深空探测的高精度快速响应空气温度传感器，包括测量基体，嵌入测量基体表面的敏感元件，设置在测量基体上端外部的封装壳体，一端设置在封装壳体上端外部、另一端设置在封装壳体内部并且与测量基体上端电连接的接插件和设置在测量基体、敏感元件、封装壳体外部的空气导流保护罩；
[0007]测量基体为底部设置在封装壳体3内的T字形印刷电路板，敏感元件为嵌入T字形印刷电路板表面的薄膜电阻，封装壳体与T字形印刷电路板的交界处设置供空气流通的通道，空气导流保护罩为前端开口、底部与封装壳体固定的腔体，测量基体的顶部设置在空气导流保护罩的开口处，空气导流保护罩的四周设置若干个通孔；
[0008]敏感元件用于感应温度并产生电阻变化，测量基体用于测量敏感元件的电阻变化并得到温度测量值，封装壳体用于固定测量基体和接插件，空气导流保护罩用于保护测量
基体、敏感元件、封装壳体和接插件。
[0009]本专利技术所述的一种适用于深空探测的高精度快速响应空气温度传感器，作为优选方式，测量基体包括T字形印刷电路板本体、设置在T字形印刷电路板本体底部的第一定位槽、设置在T字形印刷电路板本体中部一侧的第二定位槽、设置在T字形印刷电路板本体顶部的第三定位槽和设置在T字形印刷电路板本体上的印制线。
[0010]本专利技术所述的一种适用于深空探测的高精度快速响应空气温度传感器，作为优选方式，T字形印刷电路板本体包括依次叠放的第一层T字形印刷电路板、第二层T字形印刷电路板、第三层T字形印刷电路板和第四层T字形印刷电路板；
[0011]第一定位槽贯通的设置在第一层T字形印刷电路板、第二层T字形印刷电路板、第三层T字形印刷电路板和第四层T字形印刷电路板的顶部；
[0012]第二定位槽贯通的设置在第一层T字形印刷电路板、第二层T字形印刷电路板、第三层T字形印刷电路板和第四层T字形印刷电路板的中部一侧；
[0013]第三定位槽贯通的设置在第一层T字形印刷电路板、第二层T字形印刷电路板、第三层T字形印刷电路板和第四层T字形印刷电路板的底部。
[0014]本专利技术所述的一种适用于深空探测的高精度快速响应空气温度传感器，作为优选方式，第二定位槽的末端设置在T字形印刷电路板本体的1/2处，印制线为蛇形排列的间距1mm、线宽0.3mm的三线制印制线。
[0015]本专利技术所述的一种适用于深空探测的高精度快速响应空气温度传感器，作为优选方式，敏感元件包括设置在测量基体顶部的第一薄膜电阻、设置在测量基体中部一侧的第二薄膜电阻和设置在测量基体底部的第三薄膜电阻，第一薄膜电阻设置在空气导流保护罩的开口处，第三薄膜电阻设置在封装壳体中；
[0016]第一薄膜电阻粘接在第一定位槽中，第二薄膜电阻粘接在第二定位槽中，第三薄膜电阻粘接在第三定位槽中；
[0017]第一薄膜电阻、第二薄膜电阻和第三薄膜电阻的引腿均与印制线连接。
[0018]本专利技术所述的一种适用于深空探测的高精度快速响应空气温度传感器，作为优选方式，T字形印刷电路板的末端两侧设置用于与封装壳体固定的螺纹孔，封装壳体的末端两侧设置用于与空气导流保护罩通过螺纹固定的安装面，空气导流保护罩的末端两侧设置用于与外部装置固定的安装面。
[0019]本专利技术所述的一种适用于深空探测的高精度快速响应空气温度传感器，作为优选方式，敏感元件为PT1000薄膜铂电阻；
[0020]T字形印刷电路板的材质是FR4；
[0021]空气导流保护罩的材质为镀铬不锈钢。
[0022]本专利技术所述的一种适用于深空探测的高精度快速响应空气温度传感器，作为优选方式，封装壳体包括腔体和盖板，腔体为顶部、底部及一个侧面开口的壳状结构，盖板用于封装侧面的开口，腔体用于固定测量基体和接插件，接插件的芯线在腔体中与印制线的引线相连，第三薄膜电阻设置在腔体中。
[0023]本专利技术所述的一种适用于深空探测的高精度快速响应空气温度传感器的耦合空气温度计算方法，作为优选方式，空气温度传感器的耦合空气温度T
f
根据下记公式计算：
[0024][0025]其中，T1为第一薄膜电阻测量的温度值，T2为第二薄膜电阻测量的温度值，T3为第三薄膜电阻测量的温度值。
[0026]本专利技术所述的一种适用于深空探测的高精度快速响应空气温度传感器的耦合空气温度计算方法，作为优选方式，空气温度传感器的耦合空气温度T
f
的计算方法如下：沿着T字形印刷电路板的轴向传入的加热功率、T字形印刷电路板上对外辐射和T字形印刷电路板上的对流换热构成平衡，即能量变换为0、能量的变化率也为0，通过边界条件求解即得到空气温度传感器的耦合空气温度T
f
。
[0027]本专利技术所述的一种适用于深空探测的高精度快速响应空气温度传感器，作为优选方式，
[0028]一种适用于深空探测的高精度快速响应空气温度传感器设计，使用三只薄膜铂电阻作为敏感元件；使用一只T字形的FR4印刷电路板作为测量基体；薄膜铂电阻沿同一方向分别嵌入安装于印刷电路板的上中下三个位置，构成一个一维长杆模型，通过三只铂电阻测量整个测量基体形成的物理模型的温度进行空气温度的换算；...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种适用于深空探测的高精度快速响应空气温度传感器，其特征在于：包括测量基体(1)，嵌入所述测量基体(1)表面的敏感元件(2)，设置在所述测量基体(1)上端外部的封装壳体(3)，一端设置在所述封装壳体(3)上端外部、另一端设置在所述封装壳体(3)内部并且与所述测量基体(1)上端电连接的接插件(4)和设置在所述测量基体(1)、所述敏感元件(2)、所述封装壳体(3)外部的空气导流保护罩(5)；所述测量基体(1)为底部设置在所述封装壳体(3)内的T字形印刷电路板，所述敏感元件(2)为嵌入所述T字形印刷电路板表面的薄膜电阻，所述封装壳体(3)与所述T字形印刷电路板的交界处设置供空气流通的通道，所述空气导流保护罩(5)为前端开口、底部与所述封装壳体(3)固定的腔体，所述测量基体(1)的顶部设置在所述空气导流保护罩(5)的开口处，所述空气导流保护罩(5)的四周设置若干个通孔；所述敏感元件(2)用于感应温度并产生电阻变化，所述测量基体(1)用于测量所述敏感元件(2)的电阻变化并得到温度测量值，所述封装壳体(3)用于固定所述测量基体(1)和所述接插件(4)，所述空气导流保护罩(5)用于保护所述测量基体(1)、所述敏感元件(2)、所述封装壳体(3)和所述接插件(4)。2.根据权利要求1所述的一种适用于深空探测的高精度快速响应空气温度传感器，其特征在于：所述测量基体(1)包括T字形印刷电路板本体(11)、设置在所述T字形印刷电路板本体(11)底部的第一定位槽(12)、设置在所述T字形印刷电路板本体(11)中部一侧的第二定位槽(13)、设置在所述T字形印刷电路板本体(11)顶部的第三定位槽(14)和设置在所述T字形印刷电路板本体(11)上的印制线(15)。3.根据权利要求2所述的一种适用于深空探测的高精度快速响应空气温度传感器，其特征在于：所述T字形印刷电路板本体(11)包括依次叠放的第一层T字形印刷电路板(111)、第二层T字形印刷电路板(112)、第三层T字形印刷电路板(113)和第四层T字形印刷电路板(114)；所述第一定位槽(12)贯通所述第一层T字形印刷电路板(111)、所述第二层T字形印刷电路板(112)、所述第三层T字形印刷电路板(113)和所述第四层T字形印刷电路板(114)的顶部；所述第二定位槽(13)贯通的设置在所述第一层T字形印刷电路板(111)、所述第二层T字形印刷电路板(112)、所述第三层T字形印刷电路板(113)和所述第四层T字形印刷电路板(114)的中部一侧；所述第三定位槽(14)贯通的设置在所述第一层T字形印刷电路板(111)、所述第二层T字形印刷电路板(112)、所述第三层T字形印刷电路板(113)和所述第四层T字形印刷电路板(114)的底部。4.根据权利要求2所述的一种适用于深空探测的高精度快速响应空气温度传感器，其特征在于：所述第二定位槽(13...
【专利技术属性】
技术研发人员：王丰，张雷博，刘希宝，彭泳卿，刘建华，冯红亮，黄晓瑞，蔡治国，方静，唐秀萍，刘鹏，
申请(专利权)人：航天长征火箭技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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