一种实现温度梯度分布测量的传感器及制备方法技术

本发明专利技术提供一种实现温度梯度分布测量的传感器及制备方法，其中，传感器包括：前端的针形温度测头和后端的焊盘区，所述传感器从下到上依次包括基底层和热电偶薄膜层；所述热电偶薄膜层包括分别作为正负极的单个第一热电偶薄膜和多个第二热电偶薄膜；第一热电偶薄膜和第二热电偶薄膜均与焊盘区连接，且单个所述第一热电偶薄膜和多个所述第二热电偶薄膜分别在多个节点处搭接，形成多个沿针形方向间隔排布的热电偶测温节点。其中，针形温度测头的侵入破坏小，最大程度降低了对被测材料/结构的损伤，有利于高精度的测量，并且形成多个沿针形方向间隔排布的热电偶测温节点，从而实现同一方向的温度梯度分布的精确测量。一方向的温度梯度分布的精确测量。一方向的温度梯度分布的精确测量。

【技术实现步骤摘要】
一种实现温度梯度分布测量的传感器及制备方法


[0001]本专利技术涉及传感器
，尤其涉及一种实现温度梯度分布测量的传感器及制备方法。

技术介绍

[0002]温度测量，尤其是高温原位、在线测量是航空航天飞行器高温严苛部件优化设计与效能评估所需关键技术，比如，获得热防护层由外而内温度梯度分布，对于热防护材料/结构建模、优化设计改进、防隔热效能评估等具有至关重要的意义。
[0003]现有技术中，实现飞行器热防护层温度测量的方法主要有埋设式光纤、嵌入式薄膜热电偶、打孔安装热电偶测头等方法。其中，埋设式光纤破坏了热防护层原有材料/结构特性，且存在界面失效等可靠性问题。嵌入式薄膜热电偶具有原位测量、快速响应等优点，但通常布置于防护层不同材料界面，且测点有限，引线复杂，目前仍停留在实验室阶段。打孔安装热电偶测头的方法是目前地面试验比较常用的测量热防护层由外而内温度梯度分布的方法，然而通常需在不同厚度处打多个孔安装热电偶测头，形成多种来源的测量误差，难以实现同一方向上不同测点梯度测量，且对热防护层的破坏较多，难以实现高精度的测量。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种实现温度梯度分布测量的传感器及制备方法，用以解决现有技术中的难以实现同一方向上不同测点梯度测量的缺陷，实现同一方向上不同测点的温度梯度测量，从而实现高精度的测量。
[0005]本专利技术提供一种实现温度梯度分布测量的传感器，包括：前端的针形温度测头和后端的焊盘区，所述传感器从下到上依次包括基底层和热电偶薄膜层；
[0006]所述热电偶薄膜层包括分别作为正负极的单个第一热电偶薄膜和多个第二热电偶薄膜；
[0007]所述第一热电偶薄膜和第二热电偶薄膜均与焊盘区连接，且单个所述第一热电偶薄膜和多个所述第二热电偶薄膜分别在多个节点处搭接，形成多个沿针形方向间隔排布的热电偶测温节点。
[0008]根据本专利技术提供的一种传感器，所述传感器还包括：防护薄膜层，所述防护薄膜层设置于所述热电偶薄膜层之上。
[0009]根据本专利技术提供的一种传感器，所述焊盘区设置有多个焊盘；
[0010]所述焊盘的数量与所述第一热电偶薄膜和第二热电偶薄膜的数量之和相同，且所述第一热电偶薄膜和第二热电偶薄膜分别与对应的焊盘相连接。
[0011]根据本专利技术提供的一种传感器，所述防护薄膜层在焊盘区域形成有开口，以外接输出引线。
[0012]根据本专利技术提供的一种传感器，所述焊盘区还设置有与所述焊盘连接的热敏薄膜
电阻，用于冷端温度补偿。
[0013]本专利技术还提供一种实现温度梯度分布测量的传感器的制备方法，包括：
[0014]基底层预处理；
[0015]在基底层上进行沉积与图形化处理，形成单个第一热电偶薄膜；
[0016]在沉积有所述第一热电偶薄膜的基底层上进行沉积与图形化处理，形成多个第二热电偶薄膜；其中，单个所述第一热电偶薄膜和多个所述第二热电偶薄膜均与焊盘区连接，且分别在多个节点处搭接，形成多个沿针形方向间隔排布的热电偶测温节点；
[0017]对沉积有第一热电偶薄膜和所述第二热电偶薄膜的基底层进行激光切割，得到所述传感器。
[0018]根据本专利技术提供的一种传感器的制备方法，在基底层上进行沉积与图形化处理，形成单个第一热电偶薄膜，包括：
[0019]在所述基底层上旋涂光刻胶，形成具有第一开口区域的第一光刻胶层；
[0020]在基底层上沉积第一热电偶薄膜材料；
[0021]通过湿法剥离工艺，将覆有第一热电偶薄膜材料的基底层浸入丙酮溶液中进行湿法剥离，去除第一光刻胶层，形成图形化的第一热电偶薄膜。
[0022]根据本专利技术提供的一种传感器的制备方法，在沉积有所述第一热电偶薄膜的基底层上进行沉积与图形化处理，形成多个第二热电偶薄膜，包括：
[0023]在所述基底层上继续旋涂光刻胶，在针形温度测头部分形成具有多个第二开口区域的第二光刻胶层；其中，第二开口区域中具有至少部分第一热电偶薄膜；
[0024]在基底层上沉积第二热电偶薄膜材料；
[0025]通过湿法剥离工艺，将沉积有第二热电偶薄膜材料的基底层浸入丙酮溶液中进行湿法剥离，去除第二光刻胶层，形成图形化的第二热电偶薄膜；其中，第二热电偶薄膜和第一热电偶薄膜在多个所述第二开口区域处搭接，形成多个所述热电偶测温节点。
[0026]根据本专利技术提供的一种传感器的制备方法，在沉积第二热电偶薄膜材料之后，所述方法还包括：
[0027]将沉积有第一热电偶薄膜和第二热电偶薄膜的基底层上沉积防护层材料，形成防护薄膜层。
[0028]根据本专利技术提供的一种传感器的制备方法，所述方法还包括：
[0029]所述防护薄膜层在焊盘区域通过光刻胶掩膜图形化与干法刻蚀形成开口，以外接输出引线。
[0030]本专利技术提供的实现温度梯度分布测量的传感器及制备方法，针形温度测头的侵入破坏小，最大程度降低了对被测材料/结构的损伤，有利于高精度的测量，并且在针形温度测头上通过单个第一热电偶薄膜和多个第二热电偶薄膜分别在多个节点处搭接，形成多个沿针形方向间隔排布的热电偶测温节点，从而实现同一方向的温度梯度分布的精确测量。
附图说明
[0031]为了更清楚地说明本专利技术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作一简单地介绍，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的前提下，还可以根据这些
附图获得其他的附图。
[0032]图1是本专利技术实施例提供的实现温度梯度分布测量的传感器的结构示意图；
[0033]图2是本专利技术实施例提供的传感器的制备方法的流程示意图一；
[0034]图3是本专利技术实施例提供的传感器的制备方法的流程示意图二；
[0035]图4是本专利技术实施例提供的传感器的制备方法的流程示意图三；
[0036]图5a～图5i是本专利技术实施例提供的传感器的制备方法的示意图。
[0037]附图标记：
[0038]11：针形温度测头；12：焊盘区；
[0039]101：基底层；102：氧化铝薄膜；
[0040]103：第一开口区域；104：第二开口区域；
[0041]201：焊盘；
[0042]202：第二热电偶薄膜；203：第一热电偶薄膜；
[0043]301：防护薄膜层；401：热电偶测温节点；
[0044]501：第一光刻胶层；502：第二光刻胶层；601：激光切割。
具体实施方式
[0045]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术中的附图，对本专利技术中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
[0046]下本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种实现温度梯度分布测量的传感器，其特征在于，包括：前端的针形温度测头和后端的焊盘区，所述传感器从下到上依次包括基底层和热电偶薄膜层；所述热电偶薄膜层包括分别作为正负极的单个第一热电偶薄膜和多个第二热电偶薄膜；所述第一热电偶薄膜和第二热电偶薄膜均与焊盘区连接，且单个所述第一热电偶薄膜和多个所述第二热电偶薄膜分别在多个节点处搭接，形成多个沿针形方向间隔排布的热电偶测温节点。2.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述传感器还包括：防护薄膜层，所述防护薄膜层设置于所述热电偶薄膜层之上。3.根据权利要求2所述的传感器，其特征在于，包括：所述焊盘区设置有多个焊盘；所述焊盘的数量与所述第一热电偶薄膜和第二热电偶薄膜的数量之和相同，且所述第一热电偶薄膜和第二热电偶薄膜分别与对应的焊盘相连接。4.根据权利要求3所述的传感器，其特征在于，所述防护薄膜层在焊盘区域形成有开口，以外接输出引线。5.根据权利要求3所述的传感器，其特征在于，包括：所述焊盘区还设置有与所述焊盘连接的热敏薄膜电阻，用于冷端温度补偿。6.一种实现温度梯度分布测量的传感器的制备方法，其特征在于，包括：基底层预处理；在基底层上进行沉积与图形化处理，形成单个第一热电偶薄膜；在沉积有所述第一热电偶薄膜的基底层上进行沉积与图形化处理，形成多个第二热电偶薄膜；其中，单个所述第一热电偶薄膜和多个所述第二热电偶薄膜均与焊盘区连接，且分别在多个节点处搭接，形成多个沿针形方向间隔排布的热电偶测温节点；对沉积...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓晶，罗晓亮，王浩旭，崔辛，张佩佩，胡振峰，梁秀兵，
申请(专利权)人：中国人民解放军军事科学院国防科技创新研究院，
类型：发明
国别省市：