一种三角状薄膜热电偶的成型方法

技术领域

本发明涉及一种三角状薄膜热电偶的成型方法，属于机电技术领域。

背景技术

薄膜热电偶温度测量是获取航空发动机高温部件实时温度数据的常用方法。该技术可有效避免飞机发动机叶片过热现象，为发动机设计提供数据支持。各种薄膜热电偶的外观往往因需要而有所不同，但其基本结构大致相同，通常由热电极、绝缘套管保护管和接线盒等主要部件组成，通常带有显示仪表、记录仪表和电子调节器配套使用。在工业生产过程中，温度是需要测量和控制的重要参数之一。在温度测量中，热电偶被广泛使用。它具有结构简单、制造方便、测量范围宽、精度高、惯性小、输出信号远传方便等优点。另外，由于薄膜热电偶是一种有源传感器，测量不需要外接电源，使用非常方便，所以常用于测量炉膛、管道的气体或液体的温度及固体的表面温度。

现有的的热电偶成型工艺复杂，无法有效的提高热电偶的性能。

现有的粘结涂层通常厚度很大，至少几十微米，这影响了热传导效率。过大的厚度会使热电偶膜的粘结涂层与工件表面之间的热平衡更加困难，瞬态温度的测量也不可能。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷和改进需求，本发明提供了一种三角状薄膜热电偶的成型方法，将通过此方法制备出的薄膜热电偶进行性能测试，结果表明，通过此方法制备的薄膜热电偶在分度误差、稳定性等方面都有明显优势的表现，此方法对薄膜热电偶的稳定测温具有重要意义。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种三角状薄膜热电偶的成型方法，主要包括以下步骤：

A、将三氧化二铝陶瓷基底的热电偶集成单片；

B、用两片相同三角形结构的超薄三氧化二铝陶瓷片通过高温封接材料将其封装在中间，形成“三明治”结构；

C、在感温点表面进行介质厚膜化物理隔离保护；之后将“三明治”结构载组装到防护陶瓷管内；

D、最后组装到带孔的金属外壳内，形成薄膜热电偶产品。

优选的，所述三明治结构包括上基板、下基板和电极基板，所述上基板和下基板均采用超薄三氧化二铝陶瓷片，所述电极基板设置在上基板和下基板之间。

优选的，所述电极基板包括基板本体，所述基板本体中心为镂空结构，所述镂空结构上方设置第一热电偶电极，所述镂空结构下方设置第二热电偶电极，所述第一热电偶电极包括第一热电偶负极和第一热电偶正极，所述第一热电偶负极和第一热电偶正极顶端连接处为第一热电偶热结点；所述第二热电偶电极包括第二热电偶负极和第二热电偶正极，所述第二热电偶负极和第二热电偶正极顶端连接处为第二热电偶热结点；所述第一热电偶电极和第二热电偶电极均有铂铑材质制成。

优选的，所述步骤C中防护陶瓷管包括管体，所述管体外壁环形均匀分布有4个凸条，所述管体外壁设有耐磨保护层，所述管体内壁设有抛光图层；所述管体内设有第一通道和第二通道，所述管体采用氧化铝陶瓷管。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明采用的成型方法利用三角形结构设计，热偶感温点设置在三角形顶角处，可实现感温点小热容量和小体积，保证传感器的快响应技术要求。同时，热电偶三角形结构设计，可最大限度实现抗环境振动和热气流冲击能力，实现传感器结构的强壮型设计。

附图说明

图1为本发明三明治结构示意图；

图2为本发明三明治结构电极基板结构示意图；

图3为本发明陶瓷管剖视图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面将结合本发明流程图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

具体实施方式一：下列步骤具体阐述薄膜热电偶的制作工艺流程。

A、将三氧化二铝陶瓷基底的热电偶集成单片；

B、用两片相同三角形结构的超薄三氧化二铝陶瓷片通过高温封接材料将其封装在中间，形成“三明治”结构；

C、在感温点表面进行介质厚膜化物理隔离保护；之后将“三明治”结构载组装到防护陶瓷管内；

最后组装到带孔的金属外壳内，形成薄膜热电偶产品。

本发明中，三明治结构包括上基板1、下基板2和电极基板3，所述上基板1和下基板2均采用超薄三氧化二铝陶瓷片，所述电极基板3设置在上基板1和下基板2之间；电极基板3包括基板本体4，所述基板本体4中心为镂空结构5，所述镂空结构5上方设置第一热电偶电极6，所述镂空结构5下方设置第二热电偶电极7，所述第一热电偶电极6包括第一热电偶负极8和第一热电偶正极9，所述第一热电偶负极8和第一热电偶正极9顶端连接处为第一热电偶热结点10；所述第二热电偶电极7包括第二热电偶负极11和第二热电偶正极12，所述第二热电偶负极11和第二热电偶正极12顶端连接处为第二热电偶热结点13；所述第一热电偶电极6和第二热电偶电极7均有铂铑材质制成。本发明中，基板本体的正反面上都设有两对热电极，形成了冗余结构，提高了测量的精度，同时也避免了在测量过程中由于某个电极出现故障而无法完成测量的情况。而基板本体上的镂空结构，是为了减少通过基板本体从第一热电偶传递到第二热电偶上的热量，避免两对热电偶互相影响而造成测量结果的不准确。

如图3所示，本发明中，步骤C中防护陶瓷管包括管体14，所述管体14外壁环形均匀分布有4个凸条15，所述管体14外壁设有耐磨保护层16，所述管体14内壁设有抛光图层17；所述管体14内设有第一通道和第二通道，所述管体14采用氧化铝陶瓷管。本发明采用的防护陶瓷管具有优异的耐高温和耐磨性能，使用寿命长。

综上所述，本发明采用的成型方法利用三角形结构设计，热偶感温点设置在三角形顶角处，可实现感温点小热容量和小体积，保证传感器的快响应技术要求。同时，热电偶三角形结构设计，可最大限度实现抗环境振动和热气流冲击能力，实现传感器结构的强壮型设计。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的装体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同条件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。