[發(fā)明專利]微型薄膜鉑電阻熱流傳感器及其制造方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410757611.0
• 申請(qǐng)日: 2014-12-10
• 公開（公告）號(hào): CN104458191A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 林鍵;陳星;宮建;李睿劬;師軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國航天空氣動(dòng)力技術(shù)研究院
• 主分類號(hào): G01M9/02
• 分類號(hào): G01M9/02;G01K7/18
• 代理公司: 北京遠(yuǎn)大卓悅知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11369
• 代理人: 史霞

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于風(fēng)洞試驗(yàn)?zāi)Ｐ捅砻鏌崃鳒y量裝置，特別是一種用于激波風(fēng)洞氣動(dòng)熱環(huán)境試驗(yàn)的尺寸小巧、制作工藝先進(jìn)，直徑為1mm的微型薄膜鉑電阻熱流傳感器。

背景技術(shù)

基于薄膜電阻熱流傳感器的測量技術(shù)作為激波風(fēng)洞中氣動(dòng)熱環(huán)境測量的一種重要方法，幾十年來不斷發(fā)展和創(chuàng)新。一方面，為了單位面積得到更多數(shù)據(jù)，集成化成為傳感器技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)。另一方面，為了減小傳感器安裝帶來的測量誤差，傳感器小型化作為研究方向也一直在不斷創(chuàng)新，從最早的直徑5mm，到直徑2mm，不論是從熱敏原件工藝到銀漿描涂工藝都有了長足進(jìn)步。特別是直徑小于2mm的傳感器，小于2mm直徑的圓柱形玻璃基底制作技術(shù)也是近幾年才成熟。目前的薄膜鉑電阻傳感器最小直徑1.5mm，且由于工藝落后，鉑電阻阻值較小，測量精度不足。針對(duì)直徑1mm鉑電阻傳感器的研制，除了在玻璃基底提高玻璃加工工藝以外，在熱敏電阻膜的制備工藝上更要進(jìn)行改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容

為了減小激波風(fēng)洞熱環(huán)境試驗(yàn)中，模型與傳感器安裝造成的測量誤差。本發(fā)明提供了一種直徑1mm的微型薄膜鉑電阻熱流傳感器，通過改變基底尺寸和熱敏電阻制備工藝來實(shí)現(xiàn)在直徑1mm圓柱端面制作鉑電阻線條，從而實(shí)現(xiàn)微型傳感器的制作。

本發(fā)明的微型薄膜鉑電阻熱流傳感器包括：鉑電阻薄膜、玻璃基底、銀膜引線和導(dǎo)線，所述玻璃基底為直徑1mm±0.05mm的圓柱玻璃棒，所述鉑電阻薄膜為鍍?cè)谒霾ＡЩ滓粋€(gè)端面上的一字形薄膜，所述銀膜引線為對(duì)稱地鍍?cè)谒霾ＡЩ讉?cè)面地兩條銀膜線，兩條所述銀膜引線各自的一端分別與所述所述鉑電阻薄膜搭接，各自的另一端分別焊接有所述導(dǎo)線。

優(yōu)選所述鉑電阻薄膜寬度為0.05mm。

本發(fā)明的用于制造微型薄膜鉑電阻熱流傳感器的方法包括：步驟1，通過離子束濺射沉積方法在所述玻璃基底的一個(gè)端面上沉積一層鉑電阻薄膜；步驟2，采用離子束濺射沉積方法在圓柱玻璃棒的側(cè)面，對(duì)稱地沉積兩條銀膜引線，并使兩條所述銀膜引線各自的一端分別與所述鉑電阻薄膜搭接；步驟3，利用激光加工設(shè)備對(duì)鉑金屬薄膜進(jìn)行修型切割，在與兩條銀膜引線3搭接的兩點(diǎn)之間，留下寬度為0.05mm的“一”字形線條的鍍膜；和步驟4，在兩條所述銀膜引線各自的另一端分別焊接導(dǎo)線。

優(yōu)選所述鉑電阻薄膜的電阻值應(yīng)保持在20±3歐姆。銀膜。

本發(fā)明的有益效果是：在激波風(fēng)洞熱環(huán)境試驗(yàn)過程中，在測量曲面曲率大、模型小的區(qū)域熱流時(shí)，微型傳感器的出現(xiàn)使得傳感器的安裝破壞原有模型的幾何參數(shù)相對(duì)變小，導(dǎo)致了測量結(jié)果偏差較之原有尺寸傳感器變小，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的重復(fù)性誤差變小。大面積曲面外形區(qū)域熱流測量精度提高。

附圖說明

圖1是本發(fā)明微型薄膜的鉑電阻熱流傳感器結(jié)構(gòu)的截面圖。

圖2是基底端面上鉑電阻薄膜形狀的示意圖。

具體實(shí)施方式

如圖1、圖2所示，本發(fā)明的微型薄膜的鉑電阻熱流傳感器包括：鉑電阻薄膜1、玻璃基底2、銀膜引線3、導(dǎo)線4。

玻璃基底2為直徑為1mm±0.05mm的圓柱玻璃棒，首先利用濺射鍍膜技術(shù)對(duì)玻璃棒一個(gè)圓形端面進(jìn)行鍍膜，即，通過離子束濺射沉積方法將在基底端面21上沉積一層鉑電阻薄膜，通過采用一定的鍍膜參數(shù)和時(shí)間，保證與原有鍍膜沉積厚度相同。并利用現(xiàn)有的熱處理工藝對(duì)鉑電阻薄膜進(jìn)行熱處理。

然后設(shè)計(jì)鍍銀膜卡具，使用濺射鍍膜在玻璃棒兩側(cè)鍍銀膜引線3，代替原有的銀漿引線工藝。即，采用離子束濺射沉積方法在圓柱玻璃棒的側(cè)面，對(duì)稱地沉積兩條銀膜引線3，兩條銀膜引線3各自的一端分別與基底端面21上鉑電阻薄膜搭接。

再通過設(shè)計(jì)新激光切割卡具，將端面整體鍍膜的玻璃棒裝卡在切割卡具上，利用激光加工設(shè)備對(duì)鉑金屬薄膜進(jìn)行修型切割，在與兩條銀膜引線3搭接得兩點(diǎn)之間，留下寬度為0.05mm的“一”字形線條的鍍膜，從而形成鉑電阻薄膜1，再將激光加工得到的半成品繼續(xù)利用現(xiàn)有的傳感器制作工藝進(jìn)行成品制作。鉑電阻薄膜1電阻值應(yīng)保持在20±3歐姆。鉑電阻薄膜1與圓柱玻璃棒的側(cè)面地兩條銀膜引線3垂直，并與兩條銀膜引線3形成串聯(lián)關(guān)系。兩條銀膜引線3各自的一端與鉑電阻薄膜1搭接，各自的另一端分別引出導(dǎo)線4，導(dǎo)線4與銀膜引線3焊接，從而組成串聯(lián)電路，形成一個(gè)完整的熱敏元件。

以上對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行了說明，但本發(fā)明并不限定于上述實(shí)施例。對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在權(quán)利要求書所記載的范疇內(nèi)，顯而易見地能夠想到各種變更例或者修正例，當(dāng)然也屬于本發(fā)明的技術(shù)范疇。