[發(fā)明專利]無線高溫溫度傳感器及其制作方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510529986.6
• 申請日: 2015-08-26
• 公開（公告）號: CN105067133A
• 公開（公告）日: 2015-11-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 譚秋林;熊繼軍;伍國柱;魏坦勇;董和磊;李晨;陳曉勇;張文棟
• 申請（專利權(quán)）人: 中北大學(xué)
• 主分類號: G01K1/02
• 分類號: G01K1/02;G08C17/02
• 代理公司: 太原晉科知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 任林芳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于溫度傳感器及其制作工藝技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種無線高溫溫度傳感器及其制作方法。

背景技術(shù)

在高溫環(huán)境下，目前國內(nèi)外的測溫方法主要有熱電偶法，SOI壓阻式，LC諧振式溫度傳感器等。熱電偶法是接觸式測溫，探頭置于被測環(huán)境中，這種溫度傳感器冷熱端距離遠(yuǎn)，體積大，而且采用稀有的貴重金屬，造價昂貴，使用壽命短。目前國外的SOI壓阻式傳感器能工作到480℃，國內(nèi)的SOI壓阻式傳感器能工作到300℃，在更高溫度下，會發(fā)生敏感頭的機(jī)械結(jié)構(gòu)功能退化、連接引線高溫失效等問題，因此無法進(jìn)行更高溫度的測量。LC諧振型無線無源傳感器采用近場耦合方式，能夠在600℃以上，但是探測距離小于2cm。目前市場上雖然有許多基于各種不同物理測量原理進(jìn)行溫度測量的溫度傳感器，但基于微波散射測量原理的溫度傳感器目前市場上還沒有，在突破更高溫度下的基于微波散射讀取的傳感器因其無需外加電源、能遠(yuǎn)距離非接觸式遙測讀取信號、品質(zhì)因子高、能在多金屬環(huán)境應(yīng)用以及制造成本低等優(yōu)點(diǎn)，而在溫度測試方面具有很大的潛在研究價值。針對高溫環(huán)境下溫度參數(shù)的急切、苛刻的測試需求，基于微波散射測試原理的敏感器件必將發(fā)揮它重要的作用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對高溫環(huán)境下溫度參數(shù)的急切、苛刻的測試需求，提供了一種基于微波散射測量原理進(jìn)行溫度測量的無線高溫溫度傳感器及其制作方法。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種無線高溫溫度傳感器，包括詢問天線、微帶天線和溫度敏感器件，所述微帶天線印刷在溫度敏感器件上，微帶天線和溫度敏感器件集成為一體；所述溫度敏感器件由若干介質(zhì)基片I壓合而成，所述微帶天線包括輻射貼片I和金屬地板I，輻射貼片I位于溫度敏感器件的一側(cè)，金屬地板I位于溫度敏感器件的另外一側(cè)；所述詢問天線包括介質(zhì)基片II、金屬地板II和饋電線，所述饋電線包括位于同一表面的三條金屬帶，饋電線中間金屬帶的末端連接輻射貼片II，輻射貼片II、饋電線和金屬地板II均位于介質(zhì)基片II的同一側(cè)，輻射貼片II位于介質(zhì)基片II的中間，金屬地板II位于介質(zhì)基片II的四周，饋電線分別與輻射貼片II和金屬地板II相連。

所述介質(zhì)基片I與介質(zhì)基片II均采用耐高溫氧化鋁陶瓷片。

所述饋電線I包括位于同一表面的三條金屬帶，中間的一條金屬帶為信號帶，位于信號帶兩邊的金屬帶分別為接地帶。

所述無線高溫溫度傳感器的制作包括溫度敏感器件與微帶天線集成一體化的制作和詢問天線的制作，其具體的制作工藝步驟為：

a.溫度敏感器件與微帶天線集成一體化的具體制作工藝步驟為：

（1）調(diào)用打孔文件，將介質(zhì)基片I的定位孔結(jié)構(gòu)通過打孔機(jī)形成；

（2）將輻射貼片I的金屬圖形網(wǎng)版置于絲網(wǎng)印刷機(jī)上，加入漿料，對第1層介質(zhì)基片I進(jìn)行微帶天線輻射貼片I圖形的絲網(wǎng)印刷；

（3）將金屬地板I的金屬圖形網(wǎng)版置于絲網(wǎng)印刷機(jī)上，加入漿料，對第5層介質(zhì)基片I進(jìn)行微帶天線金屬地板I圖形的絲網(wǎng)印刷；

（4）將印刷好后的各層介質(zhì)基片I置于烘干爐中加熱，使?jié){料干結(jié)；

（5）將1、2、3、4、5層介質(zhì)基片I進(jìn)行疊片；

（6）將疊片完成后的結(jié)構(gòu)真空封裝后置于層壓機(jī)中進(jìn)行層壓；

（7）將層壓后的介質(zhì)基片I在燒結(jié)爐中進(jìn)行燒結(jié)。

b.詢問天線的具體制作工藝步驟為：

（1）先制作出輻射貼片II、饋電線I和金屬地板II圖形的網(wǎng)版；

（2）將圖形網(wǎng)版固定在工作臺上，介質(zhì)基片II置于圖形網(wǎng)版之下，使其緊密接觸；

（3）添加金屬漿料到圖形網(wǎng)版上，進(jìn)行絲網(wǎng)印刷；

（4）將印刷好后的介質(zhì)基片II置于烘干爐中加熱，使?jié){料干結(jié)；

（5）將烘干的介質(zhì)基片II在燒結(jié)爐里燒結(jié)。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明將溫度敏感器件與天線通信技術(shù)結(jié)合在一起，探測距離能達(dá)到7cm以上，極大化的提高了探測的距離，將天線印刷在耐高溫氧化鋁陶瓷上，微帶天線與溫度敏感器件一體化設(shè)計，極大的擴(kuò)展了高溫下溫度的測試范圍，能夠測量1000℃以上的溫度值。本發(fā)明無需外加電源、能遠(yuǎn)距離非接觸式遙測讀取信號、品質(zhì)因子高、能在多金屬環(huán)境應(yīng)用，而且制造成本低。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為微帶天線和溫度敏感器件一體化的結(jié)構(gòu)主視圖；

圖3為微帶天線和溫度敏感器件一體化的結(jié)構(gòu)側(cè)視圖；

圖4為詢問天線主視圖；

圖5為詢問天線側(cè)視圖；