温度传感器及温度检测方法技术

本发明专利技术属于传感器领域，公开了一种温度传感器及温度检测方法，包括第一基板和第二基板；第一基板的一侧上设置若干第一电极，第二基板的一侧上设置若干第二电极；第一基板和第二基板之间设置若干温度敏感组，温度敏感组包括P型温度敏感半导体热电材料单元和N型温度敏感半导体热电材料单元；各第一电极、各第二电极以及各温度敏感组，重复第一电极、P型温度敏感半导体热电材料单元、第二电极以及N型温度敏感半导体热电材料单元的顺序并依次串联连接形成温度感应单元。通过单温度传感器实现双面温度测试，相较于现有温度传感器需要多通道电路集成以测试双面温度的方式，极大地提升了温度传感器集成度，拓宽了温度传感器的应用场景。场景。场景。

【技术实现步骤摘要】
温度传感器及温度检测方法


[0001]本专利技术属于传感器领域，涉及一种温度传感器及温度检测方法。

技术介绍

[0002]物联网的智能化发展对传感器的功能化和集成化提出了新的需求，温度作为消费电子、汽车家居以及工农业领域的重要参数，对设备的运行安全和实时感知环境的变化具有重要意义。同时，随着可穿戴设备、智能电子皮肤的触觉感知以及分布式的无源化物联网等行业的发展，功能化和集成化的温度传感器受到了众多专家学者的关注。
[0003]目前，在实际应用场景中，常需要对夹层以及腔体等内外表面的温度进行监测，然而现有的接触式温度传感器，如热敏电阻、热电偶以及集成电路型温度传感器等，一般需要多个通道以及相关设备的加持来实现对两个表面的温度监测，监测双表面温度较为困难，而且需要采用电池或系统电源供能，集成度低且功能单一，不适用于物联网中人工操作危险复杂区域和偏远地区的温度监测系统。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种温度传感器及温度检测方法。
[0005]为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0006]本专利技术第一方面，提供一种温度传感器，包括第一基板和第二基板；第一基板的一侧上设置若干第一电极，第二基板的一侧上设置若干第二电极；第一基板和第二基板之间设置若干温度敏感组，温度敏感组包括P型温度敏感半导体热电材料单元和N型温度敏感半导体热电材料单元；各第一电极、各第二电极以及各温度敏感组，重复第一电极、P型温度敏感半导体热电材料单元、第二电极以及N型温度敏感半导体热电材料单元的顺序并依次串联连接形成温度感应单元。
[0007]可选的，所述P型温度敏感半导体热电材料单元和N型温度敏感半导体热电材料单元的材料包括下述中的一种或几种：Bi2Te3基化合物、Ag2S基化合物、Ag2Se基化合物、Ag2Te基化合物、SnSe基化合物、MgAgSb基化合物及Mg3Sb2基化合物、铜GeTe基化合物、PbTe基化合物、硫族化合物、方钴矿化合物、PEDOT:PSS复合物、PANI复合物、SiGe化合物以及Half
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Heusler化合物；所述第一基板和第二基板的材料为刚性导热材料、柔性材料、绝缘导热薄膜或绝缘导热涂层材料；所述第一电极和第二电极的材料为刚性金属材料、柔性金属材料或石墨。
[0008]可选的，所述第一基板和第二基板之间设置绝热封装层；绝热封装层的两端分别与第一基板和第二基板连接，绝热封装层填充各温度敏感组间的间隙，或置于若干温度敏感组组成的温度敏感组阵列的四周。
[0009]可选的，所述第一电极和第二电极上均设置电路连接层，第一电极和第二电极均通过电路连接层与P型温度敏感半导体热电材料单元和N型温度敏感半导体热电材料单元
连接。
[0010]可选的，所述N型温度敏感半导体热电材料单元和P型温度敏感半导体热电材料单元的两端均设置金属过渡层，N型温度敏感半导体热电材料单元和P型温度敏感半导体热电材料单元均通过金属过渡层与电路连接层连接。
[0011]可选的，所述第一基板的另一侧和第二基板的另一侧上均设置用于降低第一基板和第二基板与待测表面间的接触热阻的接触层。
[0012]可选的，还包括内阻测试电路和电压采集电路；内阻测试电路和电压采集电路均与温度感应单元两端的第一电极连接；内阻测试电路用于获取温度传感器的内阻值，电压采集电路用于获取温度传感器的开路电压。
[0013]可选的，还包括采集/储能切换电路、能量管理电路和无线信号发射模块；电压采集电路和能量管理电路均通过采集/储能切换电路与温度感应单元两端的第一电极连接；无线信号发射模块与能量管理电路、内阻测试电路和电压采集电路均连接；无线信号发射模块用于获取内阻测试电路发送的温度传感器的内阻值并发射，以及获取电压采集电路发送的温度传感器的开路电压并发射。
[0014]本专利技术第二方面，一种基于上述温度传感器的温度检测方法，包括：将第一基板置于第一待测温区域，将第二基板置于第二待测温区域；获取温度传感器的内阻值和的开路电压；根据温度传感器的内阻值和的开路电压，得到第一待测温区域的温度和第二待测温区域的温度。
[0015]可选的，所述根据温度传感器的内阻值和的开路电压，得到第一待测温区域的温度和第二待测温区域的温度包括：根据温度传感器的内阻值和的开路电压，通过下式得到第一待测温区域的温度和第二待测温区域的温度：
[0016]T1＝(R
TEG
‑
B)/α
TEG
+(V
oc
‑
A)/2S
TEG
[0017]T2＝(R
TEG
‑
B)/α
TEG
‑
(V
oc
‑
A)/2S
TEG
[0018]其中，T1为第一待测温区域的温度，R
TEG
为温度传感器的内阻值，A为第一线性修正常数，B为第二线性修正常数，α
TEG
为温度传感器的电阻温度系数，V
oc
为温度传感器的开路电压，S
TEG
为温度传感器的Seebeck系数，T2为第一待测温区域的温度。
[0019]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0020]本专利技术温度传感器，通过在第一基板和第二基板之间设置温度敏感组，温度敏感组能够跟随不同温度的变化，实现内阻的变化和输出电信号的变化，进而基于变化的内阻和输出电信号实现第一基板和第二基板的双面温度测量，相较于现有温度传感器需要多通道电路集成以测试双面温度的方式，极大地提升了温度传感器集成度，拓宽了温度传感器的应用场景。并且温度敏感组采用P型温度敏感半导体热电材料单元和N型温度敏感半导体热电材料单元串联构成，有效保证了输出电压，进而确保双面测温的测温精度。同时，该温度传感器，结构简洁，易于加工制造，无需额外的维护工作，制造和使用成本低，工作寿命长。
附图说明
[0021]图1为本专利技术实施例二的温度传感器结构示意图。
[0022]图2为本专利技术实施例二的温度传感器开路电压的温度依赖曲线图。
[0023]图3为本专利技术实施例二的温度传感器内阻的温度依赖曲线图。
[0024]图4为本专利技术实施例二的温度传感器测试温度与热电偶测试温度对比图。
[0025]图5为本专利技术实施例三的温度传感器开路电压的温度依赖曲线图。
[0026]图6为本专利技术实施例三的温度传感器内阻的温度依赖曲线图。
[0027]图7为本专利技术实施例三的温度传感器使用状态示意图。
[0028]图8为本专利技术实施例四的温度传感器开路电压的温度依赖曲线图。
[0029]图9为本专利技术实施例四的温度传感器内阻的温度依赖曲线图。
[0030]图10为本专利技术实施例五的温度传感器使用状态示意图。
[0031]其中：11
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第一基板；12<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种温度传感器，其特征在于，包括第一基板和第二基板；第一基板的一侧上设置若干第一电极，第二基板的一侧上设置若干第二电极；第一基板和第二基板之间设置若干温度敏感组，温度敏感组包括P型温度敏感半导体热电材料单元和N型温度敏感半导体热电材料单元；各第一电极、各第二电极以及各温度敏感组，重复第一电极、P型温度敏感半导体热电材料单元、第二电极以及N型温度敏感半导体热电材料单元的顺序并依次串联连接形成温度感应单元。2.根据权利要求1所述的温度传感器，其特征在于，所述P型温度敏感半导体热电材料单元和N型温度敏感半导体热电材料单元的材料包括下述中的一种或几种：Bi2Te3基化合物、Ag2S基化合物、Ag2Se基化合物、Ag2Te基化合物、SnSe基化合物、MgAgSb基化合物及Mg3Sb2基化合物、铜GeTe基化合物、PbTe基化合物、硫族化合物、方钴矿化合物、PEDOT:PSS复合物、PANI复合物、SiGe化合物以及Half
‑
Heusler化合物；所述第一基板和第二基板的材料为刚性导热材料、柔性材料、绝缘导热薄膜或绝缘导热涂层材料；所述第一电极和第二电极的材料为刚性金属材料、柔性金属材料或石墨。3.根据权利要求1所述的温度传感器，其特征在于，所述第一基板和第二基板之间设置绝热封装层；绝热封装层的两端分别与第一基板和第二基板连接，绝热封装层填充各温度敏感组间的间隙，或置于若干温度敏感组组成的温度敏感组阵列的四周。4.根据权利要求1所述的温度传感器，其特征在于，所述第一电极和第二电极上均设置电路连接层，第一电极和第二电极均通过电路连接层与P型温度敏感半导体热电材料单元和N型温度敏感半导体热电材料单元连接。5.根据权利要求4所述的温度传感器，其特征在于，所述N型温度敏感半导体热电材料单元和P型温度敏感半导体热电材料单元的两端均设置金属过渡层，N型温度敏感半导体热电材料单元和P型温度敏感半导体热电材料单元均通过金属过渡层与电路连接层连接。6.根据权利要求1所述的温度传感器，其特征在于，所述第一基板的另一侧和第二基板的另一侧上均设置用于降低第一基板和第二基板与待测表面间的接触热阻的接触层。7.根据权利要求1所述的温度...

【专利技术属性】
技术研发人员：李振明，鄢永高，刘铭扬，刘伟，尤汉，彭鹏，唐新峰，杨东旺，
申请(专利权)人：国家电网有限公司国网上海市电力公司，
类型：发明
国别省市：