CN104458191A - 微型薄膜铂电阻热流传感器及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种微型薄膜铂电阻热流传感器及其制造方法，其包括铂电阻薄膜、玻璃基底、银膜引线和导线，所述玻璃基底为直径1mm±0.05mm的圆柱玻璃棒，所述铂电阻薄膜为镀在所述玻璃基底一个端面上的一字形薄膜，所述银膜引线为对称地镀在所述玻璃基底侧面地两条银膜线，两条所述银膜引线各自的一端分别与所述所述铂电阻薄膜搭接，各自的另一端分别焊接有所述导线。利用本发明的微型传感器的，能够使得因传感器的安装而对原有模型的几何参数的影响相对变小，从而使测量结果偏差较之原有尺寸传感器变小，实验数据的重复性误差变小。大面积曲面外形区域热流测量精度提高。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于风洞试验模型表面热流测量装置，特别是一种用于激波风洞气动热环境试验的尺寸小巧、制作工艺先进，直径为1mm的微型薄膜铂电阻热流传感器。
背景技术
基于薄膜电阻热流传感器的测量技术作为激波风洞中气动热环境测量的一种重要方法，几十年来不断发展和创新。一方面，为了单位面积得到更多数据，集成化成为传感器技术发展的趋势。另一方面，为了减小传感器安装带来的测量误差，传感器小型化作为研究方向也一直在不断创新，从最早的直径5mm，到直径2mm，不论是从热敏原件工艺到银浆描涂工艺都有了长足进步。特别是直径小于2mm的传感器，小于2mm直径的圆柱形玻璃基底制作技术也是近几年才成熟。目前的薄膜铂电阻传感器最小直径1.5mm，且由于工艺落后，铂电阻阻值较小，测量精度不足。针对直径1mm铂电阻传感器的研制，除了在玻璃基底提高玻璃加工工艺以外，在热敏电阻膜的制备工艺上更要进行改进。
发明内容
为了减小激波风洞热环境试验中，模型与传感器安装造成的测量误差。本发明提供了一种直径1mm的微型薄膜铂电阻热流传感器，通过改变基底尺寸和热敏电阻制备工艺来实现在直径1mm圆柱端面制作铂电阻线条，从而实现微型传感器的制作。
本发明的微型薄膜铂电阻热流传感器包括：铂电阻薄膜、玻璃基底、银膜引线和导线，所述玻璃基底为直径1mm±0.05mm的圆柱玻璃棒，所述铂电阻薄膜为镀在所述玻璃基底一个端面上的一字形薄膜，所述银膜引线为对称地镀在所述玻璃基底侧面地两条银膜线，两条所述银膜引线各自的一端分别与所述所述铂电阻薄膜搭接，各自的另一端分别焊接有所述导线。
优选所述铂电阻薄膜宽度为0.05mm。
本发明的用于制造微型薄膜铂电阻热流传感器的方法包括：步骤1，通过离子束溅射沉积方法在所述玻璃基底的一个端面上沉积一层铂电阻薄膜；步骤2，采用离子束溅射沉积方法在圆柱玻璃棒的侧面，对称地沉积两条银膜引线，并使两条所述银膜引线各自的一端分别与所述铂电阻薄膜搭接；步骤3，利用激光加工设备对铂金属薄膜进行修型切割，在与两条银膜引线3搭接的两点之间，留下宽度为0.05mm的“一”字形线条的镀膜；和步骤4，在两条所述银膜引线各自的另一端分别焊接导线。
优选所述铂电阻薄膜的电阻值应保持在20±3欧姆。银膜。
本发明的有益效果是：在激波风洞热环境试验过程中，在测量曲面曲率大、模型小的区域热流时，微型传感器的出现使得传感器的安装破坏原有模型的几何参数相对变小，导致了测量结果偏差较之原有尺寸传感器变小，实验数据的重复性误差变小。大面积曲面外形区域热流测量精度提高。
附图说明
图1是本发明微型薄膜的铂电阻热流传感器结构的截面图。
图2是基底端面上铂电阻薄膜形状的示意图。
具体实施方式
如图1、图2所示，本发明的微型薄膜的铂电阻热流传感器包括：铂电阻薄膜1、玻璃基底2、银膜引线3、导线4。
玻璃基底2为直径为1mm±0.05mm的圆柱玻璃棒，首先利用溅射镀膜技术对玻璃棒一个圆形端面进行镀膜，即，通过离子束溅射沉积方法将在基底端面21上沉积一层铂电阻薄膜，通过采用一定的镀膜参数和时间，保证与原有镀膜沉积厚度相同。并利用现有的热处理工艺对铂电阻薄膜进行热处理。
然后设计镀银膜卡具，使用溅射镀膜在玻璃棒两侧镀银膜引线3，代替原有的银浆引线工艺。即，采用离子束溅射沉积方法在圆柱玻璃棒的侧面，对称地沉积两条银膜引线3，两条银膜引线3各自的一端分别与基底端面21上铂电阻薄膜搭接。
再通过设计新激光切割卡具，将端面整体镀膜的玻璃棒装卡在切割卡具上，利用激光加工设备对铂金属薄膜进行修型切割，在与两条银膜引线3搭接得两点之间，留下宽度为0.05mm的“一”字形线条的镀膜，从而形成铂电阻薄膜1，再将激光加工得到的半成品继续利用现有的传感器制作工艺进行成品制作。铂电阻薄膜1电阻值应保持在20±3欧姆。铂电阻薄膜1与圆柱玻璃棒的侧面地两条银膜引线3垂直，并与两条银膜引线3形成串联关系。两条银膜引线3各自的一端与铂电阻薄膜1搭接，各自的另一端分别引出导线4，导线4与银膜引线3焊接，从而组成串联电路，形成一个完整的热敏元件。
以上对本发明的优选实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述实施例。对本领域的技术人员来说，在权利要求书所记载的范畴内，显而易见地能够想到各种变更例或者修正例，当然也属于本发明的技术范畴。
Claims (4)
1.一种微型薄膜铂电阻热流传感器，其特征在于，包括：铂电阻薄膜、玻璃基底、银膜引线和导线，所述玻璃基底为直径1mm±0.05mm的圆柱玻璃棒，所述铂电阻薄膜为镀在所述玻璃基底一个端面上的一字形薄膜，所述银膜引线为对称地镀在所述玻璃基底侧面地两条银膜线，两条所述银膜引线各自的一端分别与所述所述铂电阻薄膜搭接，各自的另一端分别焊接有所述导线。
2.根据权利要求1所述的微型薄膜铂电阻热流传感器，其特征在于：所述铂电阻薄膜宽度为0.05mm。
3.一种微型薄膜铂电阻热流传感器的制造方法，其用于制造权利要求1或2所述的微型薄膜铂电阻热流传感器，其特征在于，包括：
步骤1，通过离子束溅射沉积方法在所述玻璃基底的一个端面上沉积一层铂电阻薄膜；
步骤2，采用离子束溅射沉积方法在圆柱玻璃棒的侧面，对称地沉积两条银膜引线，并使两条所述银膜引线各自的一端分别与所述铂电阻薄膜搭接；
步骤3，利用激光加工设备对铂金属薄膜进行修型切割，在与两条银膜引线3搭接的两点之间，留下宽度为0.05mm的“一”字形线条的镀膜；和
步骤4，在两条所述银膜引线各自的另一端分别焊接导线。
4.如权利要求3所述的微型薄膜铂电阻热流传感器的制造方法，其特征在于；所述铂电阻薄膜的电阻值应保持在20±3欧姆。
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