[发明专利]集成有薄膜热电偶和微换能元的测温装置及其制备方法

说明书

本发明涉及发火温度动态测量技术，具体是一种集成有薄膜热电偶和微换能元的测温装置及其制备方法。本发明解决了现有发火温度动态测量技术操作过程具有危险性、测量结果准确性差的问题。集成有薄膜热电偶和微换能元的测温装置，包括基片、薄膜热电偶、微换能元、两个薄膜焊盘；其中，基片为矩形结构，且基片采用耐高温陶瓷制成；所述薄膜热电偶包括两个薄膜热电极；两个薄膜热电极均为Z形结构，且每个薄膜热电极均包括前横向段、纵向段、后横向段；第一个薄膜热电极采用铂铑合金制成；第二个薄膜热电极采用铂制成；两个薄膜热电极左右对称地印制于基片的上表面。本发明适用于发火温度的动态测量。

技术领域

本发明涉及发火温度动态测量技术，具体是一种集成有薄膜热电偶和微换能元的测温装置及其制备方法。

背景技术

发火温度是火工品安全性和性能的重要指标。对发火温度进行动态测量是火工品可靠性设计、鉴定和评估的重要基础。目前，发火温度的动态测量普遍采用等升温速率法进行。但是在实际应用中，等升温速率法由于自身原理所限，存在如下问题：其一，等升温速率法需要配备加热介质，导致其操作过程具有危险性。其二，等升温速率法需要通过人眼观测来确定发火温度，导致其测量结果准确性差。基于此，有必要发明一种集成有薄膜热电偶和微换能元的测温装置及其制备方法，以解决现有发火温度动态测量技术操作过程具有危险性、测量结果准确性差的问题。

发明内容

本发明为了解决现有发火温度动态测量技术操作过程具有危险性、测量结果准确性差的问题，提供了一种集成有薄膜热电偶和微换能元的测温装置及其制备方法。

本发明是采用如下技术方案实现的：

集成有薄膜热电偶和微换能元的测温装置，包括基片、薄膜热电偶、微换能元、两个薄膜焊盘；

其中，基片为矩形结构，且基片采用耐高温陶瓷制成；

所述薄膜热电偶包括两个薄膜热电极；两个薄膜热电极均为Z形结构，且每个薄膜热电极均包括前横向段、纵向段、后横向段；第一个薄膜热电极采用铂铑合金制成；第二个薄膜热电极采用铂制成；两个薄膜热电极左右对称地印制于基片的上表面；两个薄膜热电极的前横向段背向设置；两个薄膜热电极的纵向段相互平行；两个薄膜热电极的后横向段相向设置，且两个薄膜热电极的后横向段末端重叠构成热结点；热结点为正方形结构；

微换能元为蛇形轴对称结构，且微换能元采用铂制成；微换能元印制于基片的上表面，且微换能元位于热结点的后方；微换能元的对称轴与两个薄膜热电极的对称轴重合；

两个薄膜焊盘均采用铜制成；两个薄膜焊盘左右对称地印制于基片的上表面，且两个薄膜焊盘分别位于微换能元的左右两侧；两个薄膜焊盘分别与微换能元的两端连接。

基片采用氧化铝陶瓷制成，其热传导率为37W/（m·K）、抗压强度为30000kgf/cm²、抗折强度为3500kgf/cm²、烧结温度为1800℃；两个薄膜热电极的长度均为10mm、厚度均为5~6μm；两个薄膜热电极的前横向段宽度均为2000μm；两个薄膜热电极的纵向段宽度均为500μm；两个薄膜热电极的后横向段宽度均为500μm；微换能元的长度为6700μm、宽度为200μm、厚度为5~6μm；热结点的长度和宽度均为500μm；微换能元位于热结点的后方200μm处。

集成有薄膜热电偶和微换能元的测温装置的制备方法（该方法用于制备本发明所述的集成有薄膜热电偶和微换能元的测温装置），该方法是采用如下步骤实现的：

步骤一：选取基片，并对基片进行表面亲水化处理；

步骤二：采用丝网印刷法在基片的上表面分别印制薄膜热电偶和微换能元，由此制得测温装置半成品；

步骤三：将测温装置半成品置于马弗炉中进行高温烧结，烧结温度为1300℃，烧结时间为3h，然后将测温装置半成品进行自然冷却；