[实用新型]一种陶瓷薄膜热电偶

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种新型的陶瓷薄膜热电偶，属于传感器技术领域，尤其涉及温度传感器技术领域。

背景技术

随着航空航天事业的迅速发展，瞬态温度测试技术的应用更加广泛深入，要求也越来越高。某些飞机高速飞行过程中机翼前缘、头锥、机身迎风面等部位的使用温度均超过了1000摄氏度。对于太空运输工具来说，推进系统部件的温度会到达超过1650℃。因此现航空器件温度的准确测量，对航空零件的设计和维护都有重要意义。

与传统的线形和块形热电偶相比，薄膜热电偶具有的突出优点是响应速度快，能够捕捉瞬时温度变化，同时薄膜热电偶可直接沉积在被测对象的表面，不破坏被测部件结构，而且对被测部件工作环境影响小。目前对NiCr/NiSi薄膜热电偶的研究，已经相对成熟，但是其测试温度范围低，只适应与中低温度测试场合。在高温测试领域，通常采用铂、铑等贵金属为薄膜材料，但是由于其存在成本高、误差大、恶劣环境易氧化等问题。因此，需要研制一种耐高温、性能稳定的瞬态温度测试用新型陶瓷薄膜热电偶。

发明内容

鉴于已有技术存在的缺陷，本实用新型的目的是要提供一种能够适应极端环境，响应时间短、测量精度高、可以进行瞬态温度的连续实时测量的陶瓷薄膜热电偶温度传感器。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案：

一种陶瓷薄膜热电偶，包括热电偶导电陶瓷薄膜，其特征在于：所述的热电偶导电陶瓷薄膜包括陶瓷热电极层，所述陶瓷热电极层是由沿热电偶薄膜中心线呈镜像对称设置的热电极一及热电极二组成；

所述的热电极一、热电极二均包括用于实现热电极间的热接点搭接的搭接横端、与引线连接的引线横端以及用于连接搭接横端及引线横端的过渡竖部；其中热电极一的搭接横端与热电极二的搭接横端部分重叠搭接，构成本热电偶的热接点。

所述的陶瓷薄膜热电偶还包括依次设置的基片层、过渡层、绝缘层、保护膜层；其中上述陶瓷热电极层位于绝缘层、保护膜层之间。

所述的热电极一采用掺锡氧化铟——ITO陶瓷材料制备，所述的热电极二采用掺铝氧化锌——AZO陶瓷材料制备。

所述的保护膜层为氮化铝保护膜层。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：

本实用新型采用新型热电偶材料，相比普通K型热电偶，具有测温范围更广，而且能够适应氧化和酸碱环境的优点；相比其他类型耐高温热电偶材料如铂铑等，在相同的温度测试范围内，其热电偶成本低；且适用于在航天航空等领域的极端环境温度测试。

附图说明

图1本实用新型陶瓷薄膜热电偶的热电极结构示意图；

图2本实用新型陶瓷薄膜热电偶膜层结构示意图；

图3本实用新型陶瓷薄膜热电偶所用掩膜示意图；

图4本实用新型采用磁控溅射方法溅射薄膜时所用的固定夹具。

图中：1、热电极一，11、热电极一搭接横端，12、热电极一过渡竖部，13、热电极一引线横端，2、热电极二，21、热电极二搭接横端，22、热电极二过渡竖部，23、热电极二引线横端，3、导电银胶，4、引线一，5、引线二，6、基片，7、保护膜层，8、绝缘层，9、过渡层，A、测量端—热接点，B、Z形槽孔，C、固定夹具，D、螺栓孔，E、掩膜。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本实用新型进行进一步详细说明。

本实用新型主要从三个方面进行改进：1、采用新型薄膜热电偶材料ITO(掺锡氧化铟)、AZO(铝掺杂的氧化锌)作为热电偶的热电极材料；2、对陶瓷薄膜热电偶的热电极结构进行改进；3、对热电偶膜层结构的改进。

1、采用新型陶瓷薄膜材料，采用ITO(掺锡氧化铟)陶瓷材料和AZO(掺铝氧化锌)陶瓷材料作为热电偶的热电极材料；ITO是一种n型半导体材料，具有高的导电率、高的机械硬度和良好的化学稳定性；AZO是在ZnO体系中掺杂Al得到，AZO类似ITO也是一种n型半导体材料，薄膜电阻率小，导电性良好；这两种不同的n型半导体材料搭接在一起能够产生较大的热电势，并且热电势与温度有良好的线性关系；而且在高温环境下化学性能稳定，长时间工作后不发生明显的化学及物理性能的变化。因此，ITO/AZO材料是非常好的高温环境温度测试热电偶材料。