一种自标定薄膜热电偶的制作方法

本实用新型属于表面温度测量领域，涉及一种自标定薄膜热电偶。

背景技术：

在快速表面测温领域，薄膜热电偶由于热容小、响应速度快，可被用于高精度瞬态表面温度测量。准确标定薄膜热电偶静态特性，是使用薄膜热电偶实现高精度瞬态表面测温的前提。当前对薄膜热电偶的静态标定方法普遍采用传统铠装热电偶的标准标定方法，但将该方法应用于薄膜热电偶时存在一定问题，在一定程度上影响了薄膜热电偶表面温度的测量。

技术实现要素：

本实用新型针对现有技术的不足，提供了一种自标定薄膜热电偶。

本实用新型采用的技术方案是：

本实用新型在绝缘底层上一次镀制有金极与铂极，两电极相接触的结点即为热电偶热结点；所述的金极、铂极和热电偶热结点称为热电偶。

所述热电偶在铂极上串接有两个不同半径的半圆弧形薄膜铂电阻，所述的半圆弧形薄膜铂电阻的圆心位于热电偶热结点的中心位置。

所述热电偶中的金极和铂极通过引线与信号处理电路相连接，实现薄膜热电偶热电势测量。

所述热电偶中的两个薄膜铂电阻通过引线与信号处理电路相连接，实现薄膜铂电阻四线制测量。

进一步说，所述热电偶中的金极、铂极和薄膜铂电阻的引线材料的纯度为99.99%。

进一步说，所述的绝缘底层采用氧化铝。

本实用新型具有的有益效果是：本实用新型的自标定薄膜热电偶集成了一个金铂薄膜热电偶和两个薄膜铂电阻，在标定薄膜热电偶时根据薄膜铂电阻的温度结合温度推算模型可实现薄膜热电偶热结点温度推算。

附图说明

图1为自标定薄膜热电偶的整体结构俯视图。

图2为薄膜铂电阻PRT1的温度阻值曲线图。

图3为薄膜铂电阻PRT2的温度阻值曲线图。

图4为薄膜热电偶的热电特性曲线图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详述：

本实用新型在绝缘底层上一次镀制金极与铂极，两电极相接触的结点即为热电偶热结点。其中金极、铂极和热电偶热结点称为热电偶，所述热电偶通过电子印刷工艺印刷在绝缘陶瓷基底上。所述热电偶在铂极上设计了两个不同半径的半圆弧形薄膜铂电阻。所述热电偶的金极和铂极通过引线与信号处理电路相连接，实现薄膜热电偶热电势测量。所述热电偶中的两个薄膜铂电阻通过引线与信号处理电路相连接，实现薄膜铂电阻四线制测量。所述热电偶中的金极、铂极和薄膜铂电阻的引线均采用纯度为99.99%的金、铂引线，通过焊接工艺与引脚相连接。所述的热电偶中的两个薄膜铂电阻在对薄膜热电偶进行静态标定时用于测量两个不同半径处的温度，实现薄膜热电偶热结点温度的推算。

实施例：

如图1所示，本实施例中自标定薄膜热电偶由金铂热结点1-1、铂极1-2、金极1-3、半圆弧形薄膜铂电阻PRT1和PRT2（1-4、1-5）、金极引脚1-6、铂极引脚（1-7、1-8、1-9、1-10、1-11）和氧化铝基底1-12组成。自标定薄膜热电偶的基底直径是22mm，基底采用的是氧化铝陶瓷材料，热导率为36W/m﹒K。薄膜热电偶的金极和铂极位于基底的上表面，金极和铂极膜厚0.25mm，金铂电极（1-3和1-2）极宽0.3mm。金极和铂极重合部分构成金铂热结点，金铂热结点位于圆形陶瓷基底的圆心位置，面积是0.3mm×0.3mm。两个薄膜铂电阻的同心圆半径分别为3.95mm和6.35mm，薄膜铂电阻（1-4、1-5）及其引线极宽0.1mm。

自标定薄膜热电偶中的两个薄膜铂电阻PRT1和PRT2的温度阻值关系如图2和图3所示，线性度良好。

通过基于温度外推的静态特性标定方法标定薄膜热电偶得到的热电特性曲线如图4所示，在室温至200摄氏度内薄膜热电偶的热电特性良好。其中基于温度外推的静态特性标定方法的原理是：以激光加热薄膜热电偶热结点提供稳定温度场作为标定激励源，根据传感器内集成薄膜铂电阻结合温度外推模型实现薄膜热电偶温度推算，根据数字正交解调技术同步测量薄膜铂电阻阻值和薄膜热电偶热电势，实现薄膜热电偶静态特性标定。

本实用新型的自标定薄膜热电偶优点包括：

（1）可实现基于温度外推法的薄膜热电偶静态特性标定。在铂极上设计了两个薄膜铂电阻，静态标定时可通过薄膜铂电阻实现热结点温度推算，准确标定薄膜热电偶静态特性，提高其测温精度。

（2）室温（20℃）至200℃热电特性良好。从标定得到的薄膜热电偶热电特性曲线可知，薄膜热电偶在室温（20℃）至200℃的热电特性良好。

（3）薄膜铂电阻热电特性良好。薄膜铂电阻的热电特性良好，有助于提高推算薄膜热电偶温度的精度。

本实用新型陈述了一种自标定薄膜热电偶，由金极和铂极构成金铂薄膜热电偶，在铂极上设计了两个不同半径的半圆弧形薄膜铂电阻，通过两个薄膜铂电阻可实现基于温度外推法的薄膜热电偶静态特性标定方法，准确标定薄膜热电偶的热电特性。基于温度外推法的标定结果显示，自标定薄膜温度传感器中的薄膜热电偶在室温（20℃）至200℃时热电特性良好，且集成的薄膜铂电阻热电特性也良好。