[發明專利]大面積溫度傳感器

有效

• 申請號: 201380014964.5
• 申請日: 2013-01-30
• 公開（公告）號: CN104204751B
• 公開（公告）日: 2018-05-01
• 發明（設計）人: 大衛·托馬斯·布里頓;馬爾吉特·黑廷
• 申請（專利權）人: PST傳感器(私人)有限公司
• 主分類號: G01K7/24
• 分類號: G01K7/24;G01K3/00;H01C1/148
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司11021
• 代理人: 李江暉

技術領域

本發明涉及溫度感測裝置和制造這種裝置的方法。

背景技術

在許多應用中，如工程技術、衛生保健、包裝及運輸領域中，理想的是獲得對大的不規則形狀的對象或者其形狀或結構在不同狀態下會改變或者被造成改變的復雜結構的溫度的定量信息。例如，這種對象可以由諸如織物、聚合物膜或紙的薄柔性材料制成，或者可以為由金屬、塑料或者組合材料構成的剛性或者可延展的部件。可選地，可能需要傳感器來確定例如控制室或者腔室中或者制冷單元中的更大區域的具體部分上的平均溫度。

用于這種測量的常用方法是紅外線或可見熱敏成像法，其中由對象發出的熱輻射被數字攝像機記錄。雖然具有優點，但對于一些非接觸式測量的應用，這通常由于多種因素而具有缺點，所述因素例如為無關的輻射、視野的低能見度和模糊、材料的透明度以及發射率和反射率的變化。因此，通常需要使用與對象良好地直接熱接觸的傳感器。通常，這需要可以固定到非平坦表面的柔性或適合的傳感器。

目前，當需要直接的溫度測量時，單獨的分立部件安裝在對象上。使用的傳感器為熱電偶或者更通常為諸如熱敏電阻器的電阻裝置。

本發明的一個目的是提供一種可選的溫度感測裝置，該溫度感測裝置可以被應用于要測量的不同尺寸和形狀的對象。

發明內容

根據本發明，提供一種感測裝置，所述感測裝置包括多個名義上相同的熱變電阻器，所述多個熱變電阻器彼此串聯和并聯連接，以形成拓撲結構等同于方形電阻器網絡的網絡，所述感測裝置具有多個端子，在多個端子處能夠測量感測裝置的平均電阻值，多個熱變電阻器被支撐在基板上，基板的尺寸與初始尺寸相比能夠被減小而基本上不會改變平均電阻值的數值。

實際上，網絡將優選地為方形或者六邊形網絡。

在這種網絡中，在任何恒定溫度下，橫跨網絡的任意兩個相鄰節點的電阻是恒定的，并且等同于任何一個單獨的電阻器的電阻。相鄰節點之間的電阻的溫度依賴性與單獨電阻器的溫度依賴性相同，并且如果在感測裝置的區域上存在溫度梯度，則測量的電阻對應于電阻器的網絡所覆蓋的區域中的溫度的空間平均值。

感測裝置可以包括形成規則圖案的導電接觸件，形成互補圖案的具有與溫度相關的電阻的材料與導電接觸件接觸，從而限定與所述規則圖案相對應的熱敏電阻元件的網絡。

例如，通過沉積在基板上的導電連接跡線連接的成對的導電接觸件的網絡，所述具有與溫度相關的電阻的材料選擇性地沉積在所述成對的導電接觸件上以限定所述感測裝置的所述熱敏電阻元件。

相反地，在通過導電連接跡線連接的所述成對的導電接觸件的網絡被沉積在所述基板上的情況下，所述具有與溫度相關的電阻的材料沉積在所述基板上。

例如，基板可以包括柔性板材，例如紙板、聚合物膜、織物或者絕緣金屬箔。

可選地，例如，基板可以包括剛性材料，例如任何適當的硬塑性板材、紙板、復合材料或者包鍍金屬板。

導電接觸件和跡線以及具有與溫度相關的電阻的材料可以全部通過導電墨水或者糊劑(paste)的絲網印刷而形成，但是也可以使用任何公知的適當印刷、包鍍或者真空沉積方法。

在一個示例實施例中，感測裝置包括由在多組接觸件之間延伸的導電跡線連接的所述多組導電接觸件的網絡，所述多組導電接觸件和所述導電跡線沉積在基板上，并且具有與溫度相關的電阻的材料層被涂敷到每一組導電接觸件以限定相互連接的熱敏電阻器的網絡。

每一組導電接觸件可以包括彼此相鄰地延伸的兩組交錯指狀部，其中一組指狀部中的指狀部連接到所述網絡的第一節點，而另一組指狀部中的指狀部連接到所述網絡的相鄰的第二節點。

在另一個示例實施例中，感測裝置可以包括沉積在基板上的離散的導電接觸件的陣列，其中具有與溫度相關的電阻的材料層被涂敷在所述導電接觸件上以限定相互連接的熱敏電阻器的網絡。

附圖說明

圖1是顯示相同熱變電阻器的“方形”網絡的示意圖；

圖2是包括單獨印刷熱敏電阻器的方形網絡的大面積印刷溫度傳感器陣列的第一示例實施例的示意圖；以及

圖3是具有簡化結構的大面積印刷溫度傳感器陣列的第二示例實施例的示意圖。

具體實施方式