专利名称：温度量测装置的制作方法
技术领域：
本发明是有关于一种温度量测装置，尤指一种非接触式温度量测元件的冷接点端温度量测装置，不仅可大幅提升待测物温度量测上的准确度，亦可有效维持其量测灵敏度。
常用的非接触式温度量测装置，请参阅图1所示，其主要是在一具有导热及导电功效的底座13底侧固设有四个导电接脚19，其中有三个接脚19可通过一绝缘垫层193而成为与底座13形成电性隔离状态的元件接脚197，另外一接脚199则可直接连接该底座13，并成为与底座13电性连接的底座接脚199。再者，于底座13的上表面适当位置固设有一红外线温度感测元件15，其可通过一第一连接线151及一第二连接线153而个别电性连接于相对应的两元件接脚197。又，底座13上表面的另一侧固设有一热敏电阻17，该热敏电阻17的底侧可经由底座13而与底座接脚199电性连接，而其顶侧则通过一第三连接线171而电性连接于一凸起于底座13上表面的元件接脚197的接脚顶端195。另外，利用一金属物质所制成的帽盖11以覆盖且保护红外线温度感测元件15及热敏电阻17，而帽盖11相对于红外线温度感测元件15的热能吸收区155(热接点端)位置而设有一滤窗115，致使热能吸收区155可直接面对且吸收来自于一外界待测物体的热幅射能量(radiation power)，而其冷接点端所示区域为温度感测元件15扣除热能吸收区155的范围。接续，再将所测得的热幅射能量配合热敏电阻17所量测的周围环境温度值Ta(以作业红外线温度感测元件15的冷接点端参考温度值)，并以转换成为待测物体的真正温度值Tb。
请参阅图2所示，虽然常用温度量测装置可达到快速、方便且安全的目的，惟，由于该红外线温度感测元件15的体积及热容量远大于热敏电阻17，因此当环境温度骤变时，热敏电阻17的动态温度时间曲线177相较于红外线温度感测元件15的动态温度时间曲线157陡直，换言之，以作为红外线温度感测元件15冷接点端温度参考值的热敏电阻热平衡时间t1远比红外线温度感测元件15本身的真正冷接点端热平衡时间t2迅速，而此种因为两者间必然存在的热平衡时间差异，不仅将造成待测物体温度量测上的准确性遭受质疑，且亦明显降低其量测灵敏度。
为此，业界莫不投入大量的研发精神及经费，以期拉近热敏电阻及红外线温度感测元件的冷接点端热平衡温度曲线，而一般皆是以缩小红外线温度感测元件体积或增加热敏电阻体积为研究方向。惟，若欲以缩小红外线温度感测元件的体积大小以作为改善方向，则将造成其温度量测讯号的大幅衰减，相对将形成其量测灵敏度的明显降低。反之，若欲以增加热敏电阻的体积大小以作为改善方向，则需要增加非常可观的热敏电阻材质及成本支出。
本发明的内容因此，如何针对上述常用温度量测装置的缺憾，提供一种新颖且有效的改良构造，以有效提升其量测准确度及灵敏度，此即为本发明的发明重点。于是本发明的主要目的，在于提供一种温度量测装置，可有效拉近红外线温度感测元件的冷接点端及热敏电阻温度平衡曲线，并藉此以大幅提升待测物体在环境温度发生变化时的温度量测准确性。
本发明的次要目的，在于提供一种温度量测装置，可在不减少红外线温度感测元件体积或增加热敏电阻体积的情况下，即可有效拉近红外线温度感测元件及热敏电阻间的热容大小差异，并藉此可维持其温度量测上的灵敏度。
本发明的又一目的，在于提供一种温度量测装置，可在制作成本增加幅度最小的情况下，以有效提升待测物体温度量测准确性及灵敏度。
本发明一种温度量测装置，其特征在于主要构造包括有一底座，其底侧可连设有多个接脚，且其中至少有一接脚可穿透该底座，致使其接脚顶端可凸起于底座上表面；一第一温度感测元件，固设于该底座的上表面，并通过一第一连接线及一第二连接线而与相对应的其中两接脚电性连接；及一第二温度感测元件，固设于该凸起于底座上表面的接脚顶端，并至少通过一第三连接线而与相对应的其中一接脚电性连接。
基于上述进一步特征在于该接脚可包括有至少一通过一绝缘垫层而与该底座电性隔离的元件接脚；该第一温度感测元件的第一连接线及第二连接线是个别电性连接于相对应的其中两元件接脚，而第二温度感测元件则固设于另一元件接脚的接脚顶端，且其第三连接线可经由该底座而与一底座接脚电性连接；该第一温度感测元件是为一具有可吸收一外界热幅射能量的待测物温度感测元件，而第二温度感测元件是一环境温度感测元件；该第一温度感测元件是为一红外线温度感测元件，而第二温度感测元件则为一电子式温度感测元件；该第一温度感测元件是为一热电堆温度感测元件，而第二温度感测元件则为一热敏电阻；尚包括有一可用以至少覆盖该第一温度感测元件及第二温度感测元件的帽盖；该帽盖是由一金属物质所制成，且设有一可让该第一温度感测元件的表面吸收一外界热幅射能量的滤窗。
本发明基于同一发明主题的一种温度量测装置，其特征在于主要构造是包括有一底座，其底侧可连设有多个接脚；一待测物温度感测元件，固设于该底座的上表面，并通过一第一连接线及一第二连接线而与相对应的其中两接脚电性连接；一导热延伸块，固设于该底座的部分上表面；及一环境温度感测元件，固设于该导热延伸块的上表面，并至少通过一第三连接线而与相对应的其中一接脚电性连接。
基于此该环境温度感测元件的热容加上该导热延伸块的热容是近似于该待测物温度感测元件的热容；该接脚可包括有至少一通过一绝缘垫层而与该底座电性隔离的元件接脚；该待测物温度感测元件的第一连接线及第二连接线是个别电性连接于相对应的元件接脚，而环境温度感测元件则可通过该导热延伸块及底座而与相对应的一底座接脚电性连接，且该第三连接线是可连接于相对应的另一元件接脚；该导热延伸块是可选择由一导体、非导体及其组合式的其中之一所制成，而其上表面设有一导电层，该导电层可通过一第四连接线及底座而与一底座接脚电性连接；该导热延伸块是可选择由一导体、非导体及其组合式的其中之一所制成，而其上表面设有一导电层，该导电层可通过一第四连接线而与相对应的其中一接脚电性连接；该待测物温度感测元件是为一热幅射式温度感测元件，而环境温度感测元件则为一电子式温度感测元件；该待测物温度感测元件是为一热电堆温度感测元件，而环境温度感测元件则为一热敏电阻；尚包括一可用以至少覆盖该待测物温度感测元件及环境温度感测元件的帽盖；该帽盖是由一金属物质所制成，且设有一可让该待测物温度感测元件的部分表面吸收一外界热幅射能量的滤窗。
同样，本发明基于同一发明主题的一种温度量测装置，其特征在于主要构造是包括有一底座，其底侧可连设有多个接脚；一待测物温度感测元件，固设于该底座的上表面，并通过一第一连接线及一第二连接线而与相对应的其中两接脚电性连接；及一环境温度感测元件，固设于该待测物温度感测元件的部分上表面，并至少通过一第三连接线而与相对应的其中一接脚电性连接。
由此该待测物感测元件的部分表面上设有一导电层，该导电层可通过一第四连接线而与相对应的其中一接脚电性连接，而该环境温度感测元件即固设于该导电层上；该接脚可包括有至少一通过一绝缘垫层而与该底座电性隔离的元件接脚；该待测物温度感测元件的第一连接线及第二连接线是个别电性连接于相对应的元件接脚，而环境温度感测元件则可通过该导电层、第四连接线及底座而与相对应的该底座接脚电性连接，且该第三连接线可连接于相对应的另一元件接脚；该待测物温度感测元件是为一热幅射式温度感测元件，而环境温度感测元件则为一电子式温度感测元件；该待测物温度感测元件是为一热电堆温度感测元件，而环境温度感测元件则为一热敏电阻；尚包括有一可用以至少覆盖该待测物温度感测元件及环境温度感测元件的帽盖；该帽盖是由一金属物质所制成，且设有一可让该待测物温度感测元件的部分表面吸收一外界热幅射能量的滤窗。
图1是常用温度量测装置的分解构造图。
图2是常用装置的各元件温度反应曲线图。
图3是本发明温度量测装置一较佳实施例的分解构造图。
图4是图3实施例的各元件温度反应曲线图。
图5是本发明又一实施例的分解构造图。
图6是图5实施例的各元件温度反应曲线图。
图7是本发明又一实施例的分解构造图。
又，于底座33的上表面适当位置固设有一第一温度感测元件35，例如本实施例的待测物温度感测元件，可选择为一热电堆式温度感测元件或焦电式温度感测元件，其通过一第一连接线351及一第二连接线353而个别电性连接于相对应的两元件接脚397。
又，底座33的上表面另一侧可固设有一第二温度感测元件，例如本实施例的环境温度感测元件，可选择为一热敏电阻、热电偶、电阻式感温器(Resistance Temperature Deactor；RTD)或固态装置，其可直接固设一元件接脚397的接脚顶端395上表面，并与元件接脚397电性连接，而其顶侧则通过一第三连接线371而固定于该底座33上，因此可经由底座33而与底座接脚399电性连接。
又，利用一金属物质所制成的帽盖31以覆盖且保护待测物温度感测元件35及环境温度感测元件37，而帽盖31相对于待测物温度感测元件35的热能吸收区355位置而设有一滤窗315，致使热能吸收区355可直接面对且吸收来自于一外界待测物体的热热幅射能量。接续，再将所测得的热幅射能量配合环境温度感测元件37所量测的周围环境温度值Ta(以作为待测物温度感测元件35的冷接点端参考温度值)，并以转换成为待测物体的真正温度值Tb)。
由于，待测物温度感测元件35的冷接点端温度值是参考环境温度感测元件37的所测温度值，而当环境温度发生变化时，环境温度感测元件37及待测物温度感测元件35冷接点端的热能传导路径是为帽盖31、底座33传至待测物温度感测元件35冷接点端及环境温度感测元件37。在本发明中，因为环境温度感测元件37是直接固设在凸起于底座33上表面的接脚顶端395上，且由绝缘垫层393与底座33隔离，而非如常用装置固设于底座33上，因此，本发明热传导至环境温度感测元件37的传导路径可相对延长，而且通过绝缘垫层393的热导隔绝，相对也将拉近其与待测物温度感测元件35间的热平衡时间点。
再者，请参阅图4所示，是为本发明如图3所示实施例的各元件温度反应曲线图；从环境温度感测元件37的温度反应曲线377中，可明显看出其热平衡时间点t3相较于常用图2的热平衡时间点t1已明显往延长，并且较接近于待测物温度感测元件35冷接点端的温度反应曲线357及其热平衡时间点t2。
由于，本发明温度量测装置主要是利用接脚顶端来适度拉近环境温度感测元件37的热平衡时间点t3与待测物温度感测元件35冷接点端的热平衡时间点t2，因此，需提供给待测物温度感测元件35冷接点端参考温度值Ta的环境温度感测元件37，即可因为两者间的热平衡时间点接近而可相对真实反应待测物温度感测元件35的真正冷接点端温度值，藉此以大幅增加其温度量测的准确性。又，由于本发明并未缩减待测物温度感测元件35的体积或增加环境温度感测元件37的体积，因此，除了可维持温度量测上的灵敏度外，亦可有效控制成本支出。
另外，请参阅图5所示，是为本发明又一实施例的分解构造示意图；如图所示，其与上述实施例的不同点在于可利用一上表面设有一导电层585的导热延伸块58，将导热延伸块58固设于底座33的适当位置，并且将环境温度感测元件57再固定于导热延伸块58的导电层585上，通过一第三连接线571而可将环境温度感测元件57的顶侧与一元件接脚397电性连接，再通过一第四连接线573而可将环境温度感测元件57的底侧经由导电层585及底座33而与底座接脚399电性连接。
在此实施例中，导热延伸块58可选择的材料种类众多，主要是选择可搭配环境温度感测元件57，致使导热延伸块58的热容再加上配环境温度感测元件57的热容可接近或等同于待测物温度感测元件35的热容大小，换言之，即是再度拉近待测物温度感测元件35冷接点端的温度反应曲线557及环境温度感测元件57的温度反应曲线577，如图6所示。
如图中可明显看出待测物温度感测元件35冷接点端的温度反应曲线557及环境温度感测元件57的温度反应曲线577基本上已是相当吻合，环境温度感测元件57的热平衡时间点t4也与待测物温度感测元件35冷接点端的热平衡时间点t2相同。因此，可合理推论出环境温度感测元件57的温度参考值基本上即可代表待测物温度感测元件35冷接点端的真正温度，相对也就可以有效提升其温度量测上的准确性。
当然，在此实施例中，是假设导热延伸块58所选用的材质为非良好导电体，因此，才在其上表面设有一具导电功效的导电层585。反之，在另一实施例中，若导热延伸块58是选择良好的导电体，则环境温度感测元件57亦可舍弃第四连接线573，而直接通过导热延伸块58及底座33而与底座接脚399电性连接。
另外，在上述实施例中，亦是假设底座33是为一良好的导电体，所以才将底座接脚399直接电性连接于该底座33上。反之，在另一实施例中，亦可直接将底座33设计为一非良好导电体，因此，所有的接脚39皆可设计为凸起于底座33的上表面，再利用各连接线将元件与相对应的接脚39电性连接。又，即使底座33是为一良好的导电体，各接脚39亦可凸起于底座33上表面，只是需要各绝缘垫层393与底座33电性隔离设计。
最后，请参阅图7所示，是为本发明又一实施例的分解构造图；如图所示，其与上述实施例的不同点即在于将环境温度感测元件77直接固设于待测物温度感测元件35的部分表面适当位置，当然在两者之间可存在一导电层785，通过一第三连接线771而可将环境温度感测元件77的顶侧与元件接脚397电性连接，而环境温度感测元件77的底侧则通过导电层785、第四连接线773及底座33而与底座接脚399电性连接。由于，单独的环境温度感测元件77的温度平衡速度相较于单独的待测物温度感测元件35的冷接点端平衡速度迅速许多，因此，直接将环境温度感测元件77置放于待测物温度感测元件35上表面的设计可视为将二者结合为一单体的热容物，其两者可同时到达热平衡状态，而其实验结果亦支持此种设计，其各元件反应曲线图亦如图6所示，同样可达到提高准确性、保持灵敏度及控制制作成本的目的及功效。
综上所述，本发明是有关于一种温度量测装置，尤指一种非接触式量测元件的冷接点端温度量测装置，不仅可大幅提升待测物体温度量测上的准确度，亦可有效维持其量测灵敏度。故本发明实为一具有新颖性、进步性及可供产业利用，应符合我国专利法所规定的专利申请要件无疑，依法提出发明专利申请。
惟以上所述，仅为本发明的一较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围，但凡依本发明申请专利范围所述的形状、构造、特征及精神所为的均等变化与修饰，均应包括于本发明的申请专利范围内。
权利要求
1.一种温度量测装置，其特征在于主要构造包括有一底座，其底侧可连设有多个接脚，且其中至少有一接脚可穿透该底座，致使其接脚顶端可凸起于底座上表面；一第一温度感测元件，固设于该底座的上表面，并通过一第一连接线及一第二连接线而与相对应的其中两接脚电性连接；及一第二温度感测元件，固设于该凸起于底座上表面的接脚顶端，并至少通过一第三连接线而与相对应的其中一接脚电性连接。
2.如权利要求1所述的温度量测装置，其特征在于该接脚可包括有至少一通过一绝缘垫层而与该底座电性隔离的元件接脚。
3.如权利要求2所述的温度量测装置，其特征在于该第一温度感测元件的第一连接线及第二连接线是个别电性连接于相对应的其中两元件接脚，而第二温度感测元件则固设于另一元件接脚的接脚顶端，且其第三连接线可经由该底座而与一底座接脚电性连接。
4.如权利要求1所述的温度量测装置，其特征在于该第一温度感测元件是为一具有可吸收一外界热幅射能量的待测物温度感测元件，而第二温度感测元件是一环境温度感测元件。
5.如权利要求1所述的温度量测装置，其特征在于该第一温度感测元件是为一红外线温度感测元件，而第二温度感测元件则为一电子式温度感测元件。
6.如权利要求1所述的温度量测装置，其特征在于该第一温度感测元件是为一热电堆温度感测元件，而第二温度感测元件则为一热敏电阻。
7.如权利要求1所述的温度量测装置，其特征在于尚包括有一可用以至少覆盖该第一温度感测元件及第二温度感测元件的帽盖。
8.如权利要求7所述的温度量测装置，其特征在于该帽盖是由一金属物质所制成，且设有一可让该第一温度感测元件的表面吸收一外界热幅射能量的滤窗。
9.一种温度量测装置，其特征在于主要构造是包括有一底座，其底侧可连设有多个接脚；一待测物温度感测元件，固设于该底座的上表面，并通过一第一连接线及一第二连接线而与相对应的其中两接脚电性连接；一导热延伸块，固设于该底座的部分上表面；及一环境温度感测元件，固设于该导热延伸块的上表面，并至少通过一第三连接线而与相对应的其中一接脚电性连接。
10.如权利要求9所述的温度量测装置，其特征在于该环境温度感测元件的热容加上该导热延伸块的热容是近似于该待测物温度感测元件的热容。
11.如权利要求9所述的温度量测装置，其特征在于该接脚可包括有至少一通过一绝缘垫层而与该底座电性隔离的元件接脚。
12.如权利要求11所述的温度量测装置，其特征在于该待测物温度感测元件的第一连接线及第二连接线是个别电性连接于相对应的元件接脚，而环境温度感测元件则可通过该导热延伸块及底座而与相对应的一底座接脚电性连接，且该第三连接线是可连接于相对应的另一元件接脚。
13.如权利要求11所述的温度量测装置，其特征在于该导热延伸块是可选择由一导体、非导体及其组合式的其中之一所制成，而其上表面设有一导电层，该导电层可通过一第四连接线及底座而与一底座接脚电性连接。
14.如权利要求9所述的温度量测装置，其特征在于该导热延伸块是可选择由一导体、非导体及其组合式的其中之一所制成，而其上表面设有一导电层，该导电层可通过一第四连接线而与相对应的其中一接脚电性连接。
15.如权利要求9所述的温度量测装置，其特征在于该待测物温度感测元件是为一热幅射式温度感测元件，而环境温度感测元件则为一电子式温度感测元件。
16.如权利要求9所述的温度量测装置，其特征在于该待测物温度感测元件是为一热电堆温度感测元件，而环境温度感测元件则为一热敏电阻。
17.如权利要求9所述的温度量测装置，其特征在于尚包括一可用以至少覆盖该待测物温度感测元件及环境温度感测元件的帽盖。
18.如权利要求17所述的温度量测装置，其特征在于该帽盖是由一金属物质所制成，且设有一可让该待测物温度感测元件的部分表面吸收一外界热幅射能量的滤窗。
19.一种温度量测装置，其特征在于主要构造是包括有一底座，其底侧可连设有多个接脚；一待测物温度感测元件，固设于该底座的上表面，并通过一第一连接线及一第二连接线而与相对应的其中两接脚电性连接；及一环境温度感测元件，固设于该待测物温度感测元件的部分上表面，并至少通过一第三连接线而与相对应的其中一接脚电性连接。
20.如权利要求19所述的温度量测装置，其特征在于该待测物感测元件的部分表面上设有一导电层，该导电层可通过一第四连接线而与相对应的其中一接脚电性连接，而该环境温度感测元件即固设于该导电层上。
21.如权利要求20所述的温度量测装置，其特征在于该接脚可包括有至少一通过一绝缘垫层而与该底座电性隔离的元件接脚。
22.如权利要求21所述的温度量测装置，其特征在于该待测物温度感测元件的第一连接线及第二连接线是个别电性连接于相对应的元件接脚，而环境温度感测元件则可通过该导电层、第四连接线及底座而与相对应的该底座接脚电性连接，且该第三连接线可连接于相对应的另一元件接脚。
23.如权利要求19所述的温度量测装置，其特征在于该待测物温度感测元件是为一热幅射式温度感测元件，而环境温度感测元件则为一电子式温度感测元件。
24.如权利要求19所述的温度量测装置，其特征在于该待测物温度感测元件是一热电堆温度感测元件，而环境温度感测元件则为一热敏电阻。
25.如权利要求19所述的温度量测装置，其特征在于尚包括有一可用以至少覆盖该待测物温度感测元件及环境温度感测元件的帽盖。
26.如权利要求25所述的温度量测装置，其特征在于该帽盖是由一金属物质所制成，且设有一可让该待测物温度感测元件的部分表面吸收一外界热幅射能量的滤窗。
全文摘要
本发明是有关于一种温度量测装置，尤指一种非接触式温度量测元件的冷接点端温度量测装置，其主要是在一底座的下表面设有多个具导电功能的接脚，而在底座的上表面则设有一待测物温度感测元件及一导热延伸块，该导热延伸块的上表面再固设一环境温度感测元件，其中环境温度感测元件的热容加上导热延伸块的热容总合约等同于待测物温度感测元件的热容，致使当环境温度突然改变时，环境温度感测元件与待测物温度感测元件冷接点端的热平衡常数接近一致，可得以拉近环境温度感测元件与待测物温度感测元件冷热点端的动态温度差异，因此不仅可大幅提升待测物温度量测上的准确度，亦可有效维持其量测灵敏度。
文档编号G01K1/00GK1419110SQ0215277
公开日2003年5月21日 申请日期2002年11月27日 优先权日2002年11月27日
发明者林弘德, 陈忠男, 沈志雄 申请人:光磊科技股份有限公司