[發明專利]一種可跟隨磨損薄膜熱電偶溫度傳感器及其制作方法

在審

• 申請號: 202110548219.5
• 申請日: 2021-05-19
• 公開（公告）號: CN113324669A
• 公開（公告）日: 2021-08-31
• 發明（設計）人: 崔云先;曹凱迪;毛銀;殷俊偉
• 申請（專利權）人: 大連交通大學
• 主分類號: G01K7/02
• 分類號: G01K7/02;G01K1/08
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 姜玉蓉;李洪福

本發明提供一種可跟隨磨損薄膜熱電偶溫度傳感器及其制作方法，本發明傳感器，包括基底、固定在基底內的第一補償導線和第二補償導線、依次沉積在基底上的第一熱電極薄膜和第二熱電極薄膜。且第一熱電極薄膜和第二熱電極薄膜相互搭接構成可跟隨磨損的熱接點區域，還包括沉積在兩個熱電極薄膜上的保護薄膜。本發明將引線和基底材料燒結形成一體化楔形結構作為基底，在楔形基底斜面上制備有可跟隨傳感器測溫端磨損的薄膜熱電偶熱接點區域，最后沉積保護薄膜，具有體積小、可跟隨磨損、熱接點自更新、壽命長、動態響應速度快、靈敏度高等優點。本發明的技術方案解決了現有技術中存在的摩擦磨損表面瞬態溫度監測的問題。

技術領域

本發明涉及溫度傳感器技術領域，具體而言，尤其涉及一種可跟隨磨損薄膜熱電偶溫度傳感器及其制作方法。

背景技術

在高速、精密及超精密加工，摩擦磨損等領域，溫度是影響零件質量和壽命的關鍵因素之一，溫度過高或過低都會間接或直接影響產品質量。例如在機械加工過程中，切削熱會導致刀具與工件接觸界面經歷復雜瞬態的溫度場變化，過高的溫度會加劇刀具磨損，降低加工表面質量。在剎車盤制動領域，過高的溫度會導致剎車盤損壞，嚴重時會導致剎車失效，產生事故。因此，快速、準確反應溫度變化，特別是瞬態溫度具有重要意義。

目前常見的測量溫度方法有：自然熱電偶、人工熱電偶、紅外熱像儀等。但這些測溫方法都無法滿足復雜的環境和使用需求，例如：自然熱電偶只能測量加工過程的平均溫度，且響應速度慢，無法滿足瞬態溫度測量的需求。人工熱電偶無法準確測量兩個零件接觸區的溫度，只能近似的反應零件的工作溫度。紅外熱像儀雖然有較快的響應速度，但是也只能近似的反應零件的工作溫度，很難準確反應工作區域的瞬態溫度，且現有的測量溫度的傳感器受到不可避免的摩擦力時都極易損壞，無法繼續工作。

發明內容

根據上述提出的技術問題，而提供一種可跟隨磨損薄膜熱電偶溫度傳感器及其制作方法。本發明將引線和基底材料燒結形成一體化楔形結構作為基底，在基底斜面上制備有可跟隨傳感器測溫端磨損的薄膜熱電偶熱接點區域，最后沉積保護薄膜。本發明傳感器具有體積小、可跟隨磨損、熱接點自更新、壽命長、動態響應速度快、靈敏度高等優點。

本發明采用的技術手段如下：

一種可跟隨磨損薄膜熱電偶溫度傳感器，包括：基底、固定在基底內的第一補償導線和第二補償導線、依次沉積在基底上的第一熱電極薄膜和第二熱電極薄膜。

進一步地，所述基底與所述第一補償導線和第二補償導線之間采用陶瓷介質過渡，形成引線-基底一體化結構。

進一步地，所述第一熱電極薄膜和所述第二熱電極薄膜相互搭接，搭接區域為可跟隨磨損的熱接點區域。

進一步地，所述可跟隨磨損薄膜熱電偶溫度傳感器還包括保護薄膜，保護薄膜沉積在所述兩個熱電極薄膜上。

進一步地，所述基底采用99氧化鋁陶瓷材料制成。

進一步地，所述第一熱電極薄膜采用NiCr薄膜；所述第二熱電極薄膜采用NiSi薄膜。

進一步地，所述第一補償導線采用NiCr引線；所述第二補償導線采用NiSi引線。

進一步地，所述保護薄膜采用SiO₂薄膜。

本發明還提供了一種基于上述可跟隨磨損薄膜熱電偶溫度傳感器的制作方法，包括如下步驟：

S1、將第一補償導線和第二補償導線分別穿過基底的預留孔中，第一補償導線和第二補償導線長度超過基底1-2毫米；

S2、在第一補償導線和第二補償導線與預留孔的間隙分別澆注陶瓷介質層，并進行高溫燒結，將兩者完全固定；

S3、對固定后的楔形基底斜面進行打磨并拋光；