[發明專利]溫度傳感器

在審

• 申請號: 201210465586.X
• 申請日: 2012-11-16
• 公開（公告）號: CN103123282A
• 公開（公告）日: 2013-05-29
• 發明（設計）人: R·霍寧克卡;S·施米得德;N·瑞納德
• 申請（專利權）人: 微－埃普西龍測量技術有限兩合公司
• 主分類號: G01K1/16
• 分類號: G01K1/16
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 亓云

技術領域

本發明涉及一種溫度傳感器，所述溫度傳感器包括設置在殼體中的傳感器元件。

背景技術

市場上有許多基于各種不同的物理測量原理的進行溫度測量的溫度傳感器。特別流行的是電溫度傳感器，例如PTC傳感器（正溫度系數傳感器）或者NTC傳感器（負溫度系數傳感器），或者熱電偶，它們有非常簡單的設計，而且生產成本低廉。實際的傳感器元件可以是隨溫度改變的歐姆電阻。熱電偶由兩種金屬的接觸點組成，該接觸點在溫度改變時產生熱應力。在最簡單的情況下，這一類型的傳感器被制成帶有至少兩條連接線的傳感器片。電信號的鑒定通常在電子單元中進行，在該電子單元中所述傳感器元件是橋接電路的一部分。

在工業應用中經常有必要將所述傳感器元件封裝在殼體中。封裝是合理的，因為這樣安裝所述傳感器元件和與其形成接觸是合理的。另一方面，所述殼體也必須保護傳感器元件，特別是在惡劣的環境中；也就是說，所述傳感器片和饋入線與環境隔離。

傳感器元件通常被封裝在殼體中以避免諸如由于化學品或者只是由于潮濕而引起的環境影響、腐蝕等。根據其應用，市場上可買到的傳感器殼體由金屬、陶瓷、玻璃、塑料或者其他固態材料制造。特別是，在環境條件極端惡劣的情況下，使用由金屬或者陶瓷制造的高度穩定的殼體，這些殼體將所述傳感器元件封裝起來。當在腐蝕性介質或者高真空中使用所述殼體時，所述殼體必須以氣密密封的方式封閉。特別是，在超高真空（UHV）中必須保證所述傳感器不會漏氣并污染所述超高真空。在這種情況下，氣密密封的封裝是特別必要的。

由于所述殼體構成了所述傳感器元件與測量接點之間的熱絕緣，被測量的溫度由于所述殼體而被延遲傳導到所述傳感器元件。因此，所述殼體的壁被制造得盡可能地薄，至少在所述傳感器元件的位置是這樣，并且使所述傳感器元件與所述殼體的壁直接接觸，以在所述殼體與所述傳感器元件之間產生盡可能好的熱交換。此外，經常在所述殼體中填充導熱膏或者類似的具有良好熱傳導的物質，以改善熱接觸。

對諸如空氣調節技術、汽車或者工業生產環境中的傳統測量任務來說，以上述方式制造的傳感器所能達到的準確度是完全足夠的。

然而，對要求極高精度的測量任務來說，過去的制造這些溫度傳感器的技術已經達到了它的極限。由于目標是實現與所述殼體盡可能好的熱接觸并同時使所述傳感器元件直接與所述殼體熱連接，結果是機械應力被傳遞到所述傳感器元件上。這些機械應力可由諸如作用在所述傳感器上的壓縮負載（正壓或負壓）產生。機械應力的另一個來源可以是溫度變化本身。這種高機械應力可由傳感器所使用的材料的不同熱膨脹系數產生。此外，甚至所述傳感器與被測量溫度的物體間的諸如通過膠粘的接合或者夾緊都可產生作用在所述傳感器元件上的機械應力。

如果機械應力作用在所述傳感器元件上，結果可以是電阻的改變以及由此產生的測量信號的改變。對于熱電偶，任何作用在傳感器元件上的機械應力還可引起電壓的產生，該電壓也會影響測量信號。

這種影響通常在百萬分之一的范圍內，在幾乎所有應用中都可被忽略。然而，如果問題是要分辨毫開爾文級別的溫度，或者更明確地說，為了更可靠地測量，那么所述機械應力導致的誤差會大于所要求的分辨率，或者更明確地說，所要求的準確度。

因此，有必要對傳感器元件完全封裝，以使機械應力不會作用在所述傳感器元件上。

發明內容

這個工程目標通過將傳感器元件用導熱材料，特別是導熱膏，完全封閉在所述殼體中來實現。這種策略實現了實際測量元件與所述殼體的機械分離，而這種機械分離的方式使得實際測量元件與被測量的物體間存在非常好的熱耦合。在這種情況下，所述導熱膏一方面必須建立良好的熱接觸，另一方面不可以施加任何機械應力。所述導熱膏必須在所述傳感器覆蓋的整個溫度范圍內具有足夠低的粘性。另一方面，所述粘性必須足夠高，以確保所述傳感器元件在所有的安裝位點都被所述導熱膏覆蓋。此外，如果所述傳感器元件被氣密性地封裝在所述殼體中，也是有好處的。

所述傳感器被氣密性地封裝，以使所述導熱膏不會漏氣。必須防止漏氣，特別是在超潔凈環境條件下，例如在半導體的生產中或者施加真空時。

在這里有許多做法可以有利的方式設計及進一步發展本發明的教導。為此目的，一方面可參考權利要求1之后的權利要求，另一方面可參考以下通過附圖的方式闡明的一些優選實施例。此外，結合通過附圖方式對本發明優選的示范性實施例的闡明，也對一般優選的實施例及對所述教導的進一步發展作了說明。

附圖說明

圖1為具有長期穩定性的高精度熱敏電阻通過它的兩根連接線被焊接到玻璃套管的兩個接觸點上。