[发明专利]一种适用于深空探测的高精度快速响应空气温度传感器

说明书

本发明提供一种适用于深空探测的高精度快速响应空气温度传感器，包括测量基体、敏感元件、封装壳体、接插件和空气导流保护罩；测量基体为T字形印刷电路板，敏感元件为嵌入T字形印刷电路板表面的薄膜电阻。本发明温度传感器探头采用薄膜铂电阻Pt1000作为测温敏感元件，采用FR4材料的PCB板作为敏感元件的基体，在基体顶部、中部、底部三个位置分别布三个薄膜铂电阻，本发明可以良好的规避太阳光辐射和测量电路对传感器整机的影响，同时通过构建的数学模型有效耦合传导、自身辐射等因素的影响，可以较好的提升传感器的测量精度，同时通过结构设计可以大幅提升传感器的响应时间，可广泛应用于空间环境空气温度测量领域，也可应用于地面大气环境测量领域。

技术领域

本发明涉及测量测试技术领域，具体涉及一种适用于深空探测的高精度快速响应空气温度传感器。

背景技术

温度传感器的测量原理多样，封装形式众多，市面上不乏各种用于不同环境的空气温度测量的传感器。而火星环境的具有太阳光辐射强度高、昼夜温差巨大(-180～+70℃)、风沙强烈的特点。

在火星环境下，缺少有效的大气层阻挡，其太阳光辐射强度较高，很容易形成对传感器整机、传感器安装基体的直接加热，从而造成敏感组件整体升温。同时，传感器安装结构对传感器本身的热传导也难以忽略。并且，后端电路对敏感组件的热传导和电路自热均无法避免。

常规的空气温度传感器难以满足这种复杂的气象条件，因而准确测量空间环境的空气温度是一个较大的难点。

发明内容

本发明是为了解决深空探测温度的精度问题，提供一种适用于深空探测的高精度快速响应空气温度传感器，温度传感器探头采用薄膜铂电阻Pt1000作为测温敏感元件，采用FR4材料的PCB板作为敏感元件的基体，在基体的顶部、中部、底部三个位置分别布三个薄膜铂电阻。测量引线分四层印刷在PCB板上，引线为蛇形排列的三线制。传感器主体外套镀铬空气导流保护罩，测量到三个薄膜铂电阻的输出值后，通过耦合计算公式来进行空气温度的计算；本发明可以良好的规避太阳光辐射和测量电路对传感器整机的影响，同时通过构建的数学模型有效耦合传导、自身辐射等因素的影响，可以较好的提升传感器的测量精度，同时通过结构设计可以大幅提升传感器的响应时间。这种传感器具有成本低、易于批量生产的特点，可以广泛应用于空间环境空气温度测量领域，也可应用于地面大气环境测量领域。

本发明提供一种适用于深空探测的高精度快速响应空气温度传感器，包括测量基体，嵌入测量基体表面的敏感元件，设置在测量基体上端外部的封装壳体，一端设置在封装壳体上端外部、另一端设置在封装壳体内部并且与测量基体上端电连接的接插件和设置在测量基体、敏感元件、封装壳体外部的空气导流保护罩；

测量基体为底部设置在封装壳体3内的T字形印刷电路板，敏感元件为嵌入T字形印刷电路板表面的薄膜电阻，封装壳体与T字形印刷电路板的交界处设置供空气流通的通道，空气导流保护罩为前端开口、底部与封装壳体固定的腔体，测量基体的顶部设置在空气导流保护罩的开口处，空气导流保护罩的四周设置若干个通孔；

敏感元件用于感应温度并产生电阻变化，测量基体用于测量敏感元件的电阻变化并得到温度测量值，封装壳体用于固定测量基体和接插件，空气导流保护罩用于保护测量基体、敏感元件、封装壳体和接插件。

本发明所述的一种适用于深空探测的高精度快速响应空气温度传感器，作为优选方式，测量基体包括T字形印刷电路板本体、设置在T字形印刷电路板本体底部的第一定位槽、设置在T字形印刷电路板本体中部一侧的第二定位槽、设置在T字形印刷电路板本体顶部的第三定位槽和设置在T字形印刷电路板本体上的印制线。

本发明所述的一种适用于深空探测的高精度快速响应空气温度传感器，作为优选方式，T字形印刷电路板本体包括依次叠放的第一层T字形印刷电路板、第二层T字形印刷电路板、第三层T字形印刷电路板和第四层T字形印刷电路板；