一种夹层结构的探针式薄膜温度传感器及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种夹层结构的探针式薄膜温度传感器及其制备方法，属于温度测量技术领域，传感器包括第一基底与第二基底，设置于第一基底与第二基底之间的正极热电偶薄膜、负极热电偶薄膜、冷端热电偶及金属导线，以及基底端面的端面热电偶薄膜；利用基底及耐高温胶将正极热电偶薄膜与负极热电偶薄膜保护起来，只有形成热接点的端面热电偶薄膜直接暴露在高温环境中，避免正负极热电偶薄膜受高温环境及气流冲刷而导致失效，也保证了薄膜热接点的快速响应；正负极热电偶薄膜及端面热电偶薄膜的制备采用丝网印刷技术，制备工艺简单，成本低，仪器设备要求低，经济性好。经济性好。经济性好。

【技术实现步骤摘要】
一种夹层结构的探针式薄膜温度传感器及其制备方法


[0001]本专利技术属于温度测量
，涉及一种夹层结构的探针式薄膜温度传感器及其制备方法。

技术介绍

[0002]在航空发动机设计及验证实验中，涡轮叶片所承受的温度大幅度提高，为了验证发动机的燃烧效率以及冷却系统的设计，需要准确测试发动机涡轮叶片表面、燃烧室内壁等部位的温度，以正确评价其冷却效果、工作状态及使用寿命，确保发动机的安全。
[0003]与传统的线形和块形热电偶相比，薄膜热电偶具有热容量小、体积小、响应速度快等特点，能够捕捉瞬时温度变化。但当前的探针式薄膜温度传感器薄膜沉积在基底外表面，使用时由于高温环境及高速气流冲刷，薄膜电极在不共面的连接处易失效，造成传感器损坏，并且制备工艺成本高。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于解决现有技术中高温环境及高速气流冲刷导致薄膜电极在不共面的连接处易失效，损坏传感器，并且传感器的制备成本高昂的技术问题，提供一种夹层结构的探针式薄膜温度传感器及其制备方法。
[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]第一方面，本专利技术提供一种夹层结构的探针式薄膜温度传感器，包括相互粘接的第一基底1与第二基底2；所述第一基底1与所述第二基底2的一个端面设置有端面热电偶薄膜5；第一基底1与第二基底2之间设置有正极热电偶薄膜3和负极热电偶薄膜4；正极热电偶薄膜3和负极热电偶薄膜4的一端延伸至第一基底1与第二基底2的端面，与端面热电偶薄膜5构成热接点，作为温度敏感区；正极热电偶薄膜3和负极热电偶薄膜4的另一端构成冷端9；冷端9的电压信号采用金属导线引出；冷端9内的第一基底1上连接有冷端热电偶10。
[0007]上述装置进一步的改进在于：
[0008]所述金属导线包括正极金属导线7和负极金属导线8；正极金属导线7的一端与冷端9的正极热电偶薄膜3连接，另一端延伸至第一基底1外；负极金属导线8的一端与冷端9的负极热电偶薄膜4连接，另一端延伸至第一基底1外。
[0009]所述第一基底1与第二基底2为同等大小的半圆柱体。
[0010]所述第一基底1与第二基底2采用氧化铝或碳化硅制成。
[0011]所述第一基底1与第二基底2之间的粘接采用耐高温胶6进行粘接。
[0012]所述正极热电偶薄膜3采用氧化铟锡制成。
[0013]所述负极热电偶薄膜4与端面热电偶薄膜5均采用氧化铟制成。
[0014]第二方面，本专利技术提供一种基于上述装置的夹层结构的探针式薄膜温度传感器制备方法，包括以下步骤：
[0015]步骤1：将松油醇、玻璃粉、乙基纤维素及氧化铟锡粉末混合，得到正极印刷浆料，
将松油醇、玻璃粉、乙基纤维素及氧化铟粉末混合，得到负极印刷浆料；
[0016]步骤2：使用步骤1中得到的正极印刷浆料，采用丝网印刷技术利用正极丝网印刷网板在第一基底1上对正极热电偶薄膜3进行图形化制备，并放置于加热台上进行固化；使用步骤1中得到的负极印刷浆料，采用丝网印刷技术利用负极丝网印刷网板在第一基底1上对负极热电偶薄膜4进行图形化制备，并放置于加热台上进行固化；然后将固化后的第一基底1在大气环境下烧结；
[0017]步骤3：将正极金属导线7与冷端的正极热电偶薄膜3进行连接，将负极金属导线8与冷端的负极热电偶薄膜4进行连接；将冷端热电偶10连接到冷端9内的第一基底1上；
[0018]步骤4：将步骤3中得到的第一基底1表面涂敷耐高温胶6，与第二基底2粘接成圆柱件，并对耐高温胶6进行固化；然后对圆柱件冷端对应的另一端面进行打磨抛光，使正极热电偶薄膜3和负极热电偶薄膜4裸露；
[0019]步骤5：使用步骤1中得到的负极印刷浆料，用丝网印刷技术利用端面丝网印刷网板在步骤4打磨抛光后的端面上对端面热电偶薄膜5进行图形化制备，并放置于加热台上进行固化；将固化后的圆柱件在大气环境下烧结，得到夹层结构的探针式薄膜温度传感器。
[0020]进一步地，所述步骤1进行之前，对第一基底1进行清洗；所述步骤1得到正极印刷浆料时，松油醇与氧化铟锡粉末的质量比为10％
‑
200％，乙基纤维素占氧化铟锡粉末质量的5％～30％，玻璃粉质量占氧化铟锡粉末质量的3％～15％；得到负极印刷浆料时，松油醇与氧化铟粉末的质量比为10％
‑
200％，乙基纤维素占氧化铟粉末质量的5％～30％，玻璃粉质量占氧化铟粉末质量的3％～15％。
[0021]进一步地，所述步骤2与步骤5中的烧结过程为在1200℃温度的大气环境下烧结2h。
[0022]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0023]本专利技术公开了一种夹层结构的探针式薄膜温度传感器及其制备方法；将负极热电偶薄膜与正极热电偶薄膜设置在第一基底与第二基底之间，并通过耐高温胶将第一基底与第二基底进行粘接，将负极热电偶薄膜与正极热电偶薄膜保护起来免受高温环境及气流冲刷；只有形成热接点的端面热电偶薄膜直接暴露在高温环境中，避免了负极热电偶薄膜与正极热电偶薄膜受恶劣环境影响导致失效，也保证了薄膜热接点的快速响应。负极热电偶薄膜与正极热电偶薄膜的制备采用丝网印刷技术，制备工艺简单，效率高且成本低，具有良好的经济性。
[0024]进一步地，在制备过程中进行的两次烧结，增大了正极热电偶薄膜、负极热电偶薄膜和端面热电偶薄膜与第一基底的结合力，并使薄膜的组织致密度及载流子浓度得到提高。
附图说明
[0025]为了更清楚的说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
[0026]图1为本专利技术一种夹层结构的探针式薄膜温度传感器的结构示意图；
[0027]图2为本专利技术一种夹层结构的探针式薄膜温度传感器的剖面图；
[0028]图3为本专利技术一种夹层结构的探针式薄膜温度传感器的端面示意图。
[0029]其中：1
‑
第一基底；2
‑
第二基底；3
‑
正极热电偶薄膜；4
‑
负极热电偶薄膜；5
‑
端面热电偶薄膜；6
‑
耐高温胶；7
‑
正极金属导线；8
‑
负极金属导线；9
‑
冷端；10
‑
冷端热电偶。
具体实施方式
[0030]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，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0031]因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种夹层结构的探针式薄膜温度传感器，其特征在于，包括相互粘接的第一基底(1)与第二基底(2)；所述第一基底(1)与所述第二基底(2)的一个端面设置有端面热电偶薄膜(5)；第一基底(1)与第二基底(2)之间设置有正极热电偶薄膜(3)和负极热电偶薄膜(4)；正极热电偶薄膜(3)和负极热电偶薄膜(4)的一端延伸至第一基底(1)与第二基底(2)的端面，与端面热电偶薄膜(5)构成热接点，作为温度敏感区；正极热电偶薄膜(3)和负极热电偶薄膜(4)的另一端构成冷端(9)；冷端(9)的电压信号采用金属导线引出；冷端(9)内的第一基底(1)上连接有冷端热电偶(10)。2.根据权利要求1所述的一种夹层结构的探针式薄膜温度传感器，其特征在于，所述金属导线包括正极金属导线(7)和负极金属导线(8)；正极金属导线(7)的一端与冷端(9)的正极热电偶薄膜(3)连接，另一端延伸至第一基底(1)外；负极金属导线(8)的一端与冷端(9)的负极热电偶薄膜(4)连接，另一端延伸至第一基底(1)外。3.根据权利要求1所述的一种夹层结构的探针式薄膜温度传感器，其特征在于，所述第一基底(1)与第二基底(2)为同等大小的半圆柱体。4.根据权利要求3所述的一种夹层结构的探针式薄膜温度传感器，其特征在于，所述第一基底(1)与第二基底(2)采用氧化铝或碳化硅制成。5.根据权利要求1所述的一种夹层结构的探针式薄膜温度传感器，其特征在于，所述第一基底(1)与第二基底(2)之间的粘接采用耐高温胶(6)进行粘接。6.根据权利要求2所述的一种夹层结构的探针式薄膜温度传感器，其特征在于，所述正极热电偶薄膜(3)采用氧化铟锡制成。7.根据权利要求2所述的一种夹层结构的探针式薄膜温度传感器，其特征在于，所述负极热电偶薄膜(4)与端面热电偶薄膜(5)均采用氧化铟制成。8.一种基于权利要求7所述装置的夹层结构的探针式薄膜温度传感器制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：将松油醇、玻璃粉、乙基纤维素及氧化铟锡粉末混合，得到正极印刷浆料，将松油醇、玻璃...

【专利技术属性】
技术研发人员：田边，樊旭，张仲恺，史萌，刘兆钧，刘江江，林启敬，蒋庄德，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：