CN214667293U - 一种热电堆芯片、热电堆红外传感器及测温枪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种热电堆芯片、热电堆红外传感器及测温枪，涉及红外探测技术领域，以使得热电堆芯片能够抵抗热冲击，在提高热电堆芯片输出的热电动势信号准确性的情况下，提高其测温准确性。所述热电堆芯片包括：第一热电堆芯片部、第二热电堆芯片部和反射层。第二热电堆芯片部与第一热电堆芯片部串联。第二热电堆芯片部用于在热电堆芯片处于工作状态时抵消第一热电堆芯片部产生的热冲击信号。反射层设置在第二热电堆芯片部上。反射层用于反射辐射至第二热电堆芯片部的红外线。所述热电堆红外传感器包括封装壳体和所述热电堆芯片。所述热电堆芯片应用于所述测温枪中。

Description

一种热电堆芯片、热电堆红外传感器及测温枪

技术领域

本实用新型涉及红外探测技术领域，尤其涉及一种热电堆芯片、热电堆红外传感器及测温枪。

背景技术

塞贝克效应是指由于两种不同导电体或半导体的温度存在差异而引起两种物质间的电压差的热电现象。而热电堆芯片正是一种基于上述塞贝克效应对待测对象的温度进行测量的芯片。

但是，现有的热电堆芯片在实际应用中，当热电堆芯片在受到如环境温度等的热冲击后，该热电堆芯片中的热电堆组件的输出电压会出现输出跃变，进而使得热电堆芯片输出的热电动势信号的准确性降低，最终导致基于该热电动势信号转换出的待测对象的检测温度与实际温度不符，使得热电堆芯片的测温精度较低。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种热电堆芯片、热电堆红外传感器及测温枪，以使得热电堆芯片能够抵抗热冲击，在提高热电堆芯片输出的热电动势信号准确性的情况下，提高其测温精度。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种热电堆芯片，该热电堆芯片包括：第一热电堆芯片部；

与第一热电堆芯片部串联的第二热电堆芯片部；第二热电堆芯片部用于在热电堆芯片处于工作状态时抵消第一热电堆芯片部产生的热冲击信号；

以及设置在第二热电堆芯片部上的反射层；反射层用于反射辐射至第二热电堆芯片部的红外线。

与现有技术相比，本实用新型提供的热电堆芯片中，第一热电堆芯片部和第二热电堆芯片部串联。并且，第二热电堆芯片部能够在热电堆芯片处于工作状态时抵消第一热电堆芯片部产生的热冲击信号。同时，第二热电堆芯片部上设置有反射层。该反射层可以反射辐射至第二热电堆芯片部的红外线。基于此，当本实用新型提供的热电堆芯片处于工作状态时，第一热电堆芯片部能够对待测对象辐射的红外能进行探测，输出用于表征待测对象温度的热电动势信号。而第二热电堆芯片部上设置有反射层，无法探测到待测对象辐射的红外能，故不会对正常测温过程造成影响。并且，因热电堆芯片在受到热冲击后，不管是第一热电堆芯片部，还是第二热电堆芯片部，二者的温度均会受到热冲击的影响发生快速变化，即此时除了第一热电堆芯片部可以输出正常测温的热电动势信号外，第一热电堆芯片部和第二热电堆芯片部还均会产生热冲击信号。同时，因第二热电堆芯片部与第一热电堆芯片部串联，其产生的热冲击信号能够在热电堆芯片处于工作状态时抵消第一热电堆芯片部产生的热冲击信号。也就是说，无论热电堆芯片在工作过程中是处于正常测温状态还是受到热冲击后处于异常状态，其输出的信号仅为用于表征待测对象温度的热电动势信号，从而使得热电堆芯片能够抵抗热冲击，在提高热电堆芯片输出的热电动势信号准确性的情况下，可以提高其测温精度。

本实用新型还提供了一种热电堆红外传感器，该热电堆红外传感器包括封装壳体、以及上述技术方案提供的热电堆芯片；封装壳体上开设有红外透光窗口；热电堆芯片设置在封装壳体内。

与现有技术相比，本实用新型提供的热电堆红外传感器具有的有益效果与上述技术方案提供的热电堆芯片具有的有益效果相同，此处不再赘述。

本实用新型还提供了一种测温枪，该测温枪包括上述技术方案所提供的热电堆芯片或热电堆红外传感器。

与现有技术相比，本实用新型提供的测温枪具有的有益效果与上述技术方案提供的热电堆芯片具有的有益效果相同，此处不再赘述。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例提供的热电堆芯片的第一种结构剖视示意图；

图2为本实用新型实施例提供的热电堆芯片的第二种结构剖视示意图；

图3为本实用新型实施例提供的热电堆芯片的第三种结构剖视示意图；

图4为本实用新型实施例提供的第一热电堆芯片部和第二热电堆芯片部之间的连接关系示意图；

图5为本实用新型实施例提供的多个热电偶之间的连接关系示意图；

图6为本实用新型实施例提供的热电堆红外传感器的第一种结构剖视示意图；

图7为本实用新型实施例提供的热电堆红外传感器的第二种结构剖视示意图；

图8为本实用新型实施例提供的热电堆红外传感器的第三种结构剖视示意图；

图9为本实用新型实施例提供的热电堆红外传感器的第四种结构剖视示意图。

附图标记：

1为第一热电堆芯片部， 11为热电堆组件， 111为冷端，

112为热端， 113为热电偶， 1131为第一热电偶段，

1132为第二热电偶段， 12为热电堆电极， 121为负电极部，

122为正电极部， 13为基底， 131为空气腔，

132为第一区域， 133为第二区域， 14为红外吸收层，

2为第二热电堆芯片部，

3为反射层，

4为支撑结构，

5为第一红外透射盖体，

6为第二红外透射盖体，

7为第一空腔，

8为第二空腔，

9为红外增透层，

10为封装壳体， 101为红外透光窗口， 102为红外滤光片。

具体实施方式

以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。

在附图中示出了根据本公开实施例的各种结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状以及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。

在本公开的上下文中，当将一层/元件称作位于另一层/元件“上”时，该层/元件可以直接位于该另一层/元件上，或者它们之间可以存在居中层/元件。另外，如果在一种朝向中一层/元件位于另一层/元件“上”，那么当调转朝向时，该层/元件可以位于该另一层/元件“下”。为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。“若干”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

塞贝克效应是指由于两种不同导电体或半导体的温度存在差异而引起两种物质间的电压差的热电现象。而热电堆芯片正是一种基于上述塞贝克效应对待测对象的温度进行测量的芯片。

具体的，在热电堆芯片处于工作过程中，当热电堆芯片与待测对象之间的距离满足检测距离要求时，待测对象辐射的红外能可以被热电堆芯片具有的红外吸收层所利用，并将其转化为热能。而热电堆芯片具有的热电堆组件的热端位于红外吸收层上。当热端吸收红外吸收层转化的热能后，热电堆组件的热端和冷端之间存在温度差。根据塞贝克效应，热电堆组件的热端和冷端之间存在温度差时，热电堆组件的热端和冷端之间可以产生温差电动势，从而能够将温度信号转换成热电动势信号。热电堆芯片输出的热电动势信号通过电气仪表等仪器就可以转换成待测对象的温度，从而实现对待测对象的温度测量。

但是，现有的热电堆芯片受到环境温度热冲击(即热电堆芯片在较短的时间内产生大量的热交换，温度发生剧烈的变化)后，热电堆芯片的温度受外界温度热冲击影响发生快速变化，使得热电堆芯片中热电堆组件的热端和冷端之间发生热失衡，导致其输出电压出现输出跃变，进而使得热电堆芯片输出的热电动势信号的准确性降低，最终导致基于该热电动势信号转换出的待测对象的检测温度与实际温度不符。也就是说，热电堆芯片的测量精度较低。

为了解决上述技术问题，本实用新型实施例提供了一种热电堆芯片、热电堆红外传感器及测温枪。其中，在本实用新型实施例提供的热电堆芯片中，第一热电堆芯片部和第二热电堆芯片部串联。第二热电堆芯片部能够在热电堆芯片处于工作状态时抵消第一热电堆芯片部产生的热冲击信号。并且，第二热电堆芯片部上设置有反射层，该反射层可以用于反射辐射至第二热电堆芯片部的红外线。也就是说，无论热电堆芯片在工作过程中是处于正常测温状态还是受到热冲击后处于异常状态，其输出的信号仅为用于表征待测对象温度的热电动势信号，从而使得热电堆芯片能够抵抗热冲击，在提高热电堆芯片输出的热电动势信号准确性的情况下，提高其测温精度。

如图1至图3所示，本实用新型实施例提供了一种热电堆芯片，该热电堆芯片包括：第一热电堆芯片部1、第二热电堆芯片部2和反射层3。上述第二热电堆芯片部2与第一热电堆芯片部1串联。第二热电堆芯片部2用于在热电堆芯片处于工作状态时抵消第一热电堆芯片部1产生的热冲击信号。上述反射层3设置在第二热电堆芯片部2上。反射层3用于反射辐射至第二热电堆芯片部2的红外线。

具体来说，上述反射层的材质可以为任一种能够反射红外线的材料，只要能够应用到本实用新型实施例提供的热电堆芯片中即可。例如：反射层的材质可以为金、铝等金属材料。此时，反射层为金属反射层。应理解，因金属材料对红外线具有较高的反射率。基于此，如图1至图3所示，当反射层3为金属反射层时，该反射层3可以确保辐射至第二热电堆芯片部2的红外线能够被全部反射掉，从而使得第二热电堆芯片部2在热电堆芯片处于工作状态时，只能够产生热冲击信号，而不会对第一热电堆芯片部1产生的正常测温信号造成影响，进一步提高热电堆芯片的测温精度。

此外，上述反射层的厚度、以及反射层在第二热电堆芯片部上的具体设置位置可以根据实际需求进行设置，只要能够反射辐射至第二热电堆芯片部的红外线即可。

对于第一热电堆芯片部和第二热电堆芯片部来说，第一热电堆芯片部和第二热电堆芯片部可以一体设置、也可以分体设置。其中，如图1至图3所示，当第一热电堆芯片部1和第二热电堆芯片部2一体设置时，在制造第一热电堆芯片部1中的某些结构(例如：红外吸收层14)时，也可以完成第二热电堆芯片部2中相应结构的制造，从而可以提高热电堆芯片的制造效率。

在实际的应用过程中，如图1至图3所示，当利用本实用新型实施例提供的热电堆芯片对待测对象进行温度测量时，因第二热电堆芯片部2上设置有可以反射红外线的反射层3，故此时第一热电堆芯片部1能够对待测对象辐射的红外能进行探测，输出用于表征待测对象温度的热电动势信号。而第二热电堆芯片部2无法探测到待测对象辐射的红外能，故即使第二热电堆芯片部2和第一热电堆芯片部1串联，第二热电堆芯片部2也不会对正常测温过程造成影响。并且，因热电堆芯片在受到热冲击后，不管是第一热电堆芯片部1，还是第二热电堆芯片部2，二者的温度均会受到热冲击的影响发生快速变化，即此时除了第一热电堆芯片部1可以输出正常测温的热电动势信号外，第一热电堆芯片部1和第二热电堆芯片部2还均会产生热冲击信号。同时，因第二热电堆芯片部2与第一热电堆芯片部1串联，其产生的热冲击信号能够在热电堆芯片处于工作状态时抵消第一热电堆芯片部1产生的热冲击信号，从而使得热电堆芯片在工作时输出的信号均为用于表征待测对象温度的热电动势信号。

由上述内容可以看出，本实用新型实施例提供的热电堆芯片在工作过程中，无论是处于正常测温状态还是受到热冲击后处于异常状态，其输出的信号仅为用于表征待测对象温度的热电动势信号，从而使得热电堆芯片能够抵抗热冲击，在提高热电堆芯片输出的热电动势信号准确性的情况下，可以提高其测温精度。

在一种示例中，如图1所示，上述反射层3可以覆盖在第二热电堆芯片部2上。应理解，上述反射层3覆盖在第二热电堆芯片部2上是指反射层3直接形成在第二热电堆芯片部2的表面。此时，反射层3直接与第二热电堆芯片部2接触，该反射层3可以至少将由顶部和侧部辐射至第二热电堆芯片部2的红外线反射掉，从而确保第二热电堆芯片部2在热电堆芯片处于工作状态时无法探测到待测对象辐射的红外线，防止第二热电堆芯片部2输出的检测信号对第一热电堆芯片部1产生的正常测温信号造成影响，进一步提高热电堆芯片的测温精度。

在另一种示例中，如图2所示，上述热电堆芯片还可以包括间隔设置在第二热电堆芯片部2上的至少两个支撑结构4。反射层3通过至少两个支撑结构4悬设在第二热电堆芯片部2上。

具体的，上述支撑结构的个数、规格、以及支撑结构在第二热电堆芯片部上的分布位置可以根据反射层的规格参数、以及实际需求进行设置。例如：如图2所示，当反射层3为矩形反射层时，热电堆芯片可以仅包括两个间隔设置在第二热电堆芯片部2上的支撑结构4。并且，这两个支撑结构4的横截面形状可以为长方体等形状。又例如：在反射层为圆形反射层时，热电堆芯片可以包括至少三个间隔设置、且呈环形分布在第二热电堆芯片部上的支撑结构。并且，至少三个支撑结构的横截面形状可以均为弧度相等的弧形。

此外，上述支撑结构的材质可以根据实际需求进行设置，只要能够应用到本实用新型实施例提供的热电堆芯片中即可。例如：支撑结构的材质可以为硅等半导体材料。也可以为金、铝等具有反射红外线功能的金属材料。可以理解的是，当支撑结构的材质为具有反射红外线功能的金属材料时，支撑结构可以反射从第二热电堆芯片部的侧面辐射至第二热电堆芯片部的红外线，确保第二热电堆芯片部在热电堆芯片处于工作状态时只能够产生热冲击信号，而不会对第一热电堆芯片部产生的正常测温信号造成影响，进一步提高热电堆芯片的测温精度。

在实际的应用中，在反射层是通过支撑结构悬设在第二热电堆芯片部上的膜层的情况下，在形成反射层前，可以预先在镂空的区域形成牺牲层。基于此，待形成反射层后，可以通过选择性去除牺牲层的方式，获得悬设在第二热电堆芯片部上的反射层。其中，牺牲层的层厚(即镂空区域的高度)可以根据实际需求进行设置，此处不做具体限定。牺牲层的材质需要与支撑结构、反射层和第二热电堆芯片部的材质之间均具有一定的刻蚀选择比，以确保在选择性去除牺牲层的过程中，不会对其他结构造成损伤，提高热电堆芯片的良率。

在又一种示例中，如图3所示，上述热电堆芯片还可以包括设置在第一热电堆芯片部1上的第一红外透射盖体5、以及设置在第二热电堆芯片部2上的第二红外透射盖体6。其中，第一红外透射盖体5的内侧面与第一热电堆芯片部1的上表面围成第一空腔7。第二红外透射盖体6的内侧面与第二热电堆芯片部2的上表面围成第二空腔8。反射层3设置在第二红外透射盖体6的顶部。

具体来说，第一红外透射盖体和第二红外透射盖体的形状和大小可以分别根据第一热电堆芯片部和第二热电堆芯片部的横截面形状和大小、以及实际应用场景设置。例如：如图3所示，当第一热电堆芯片部1和第二热电堆芯片部2的横截面为矩形时，第一红外透射盖体5和第二红外透射盖体6可以为一侧开口的空心正方体、空心长方体或空心圆柱体等形状。至于第一红外透射盖体5和第二红外透射盖体6的材质可以为硅、玻璃材料或陶瓷材料等可以透射红外线的材料。

此外，第一红外透射盖体和第二红外透射盖体可以通过粘接、螺钉等方式分别与第一热电堆芯片部和第二热电堆芯片部连接。其中，当第一红外透射盖体和第二红外透射盖体的材质为硅时，第一红外透射盖体和第二红外透射盖体还可以通过键合的方式分别与第一热电堆芯片部和第二热电堆芯片部连接。此时，第一红外透射盖体与第一热电堆芯片部、以及第二红外透射盖体与第二热电堆芯片部之间具有较强的连接力，可以提高热电堆芯片的结构稳定性。

再者，上述第一红外透射盖体和第二红外透射盖体可以分体设置，也可以一体设置。具体的，第一红外透射盖体和第二红外透射盖体的设置方式可以根据第一热电堆芯片部和第二热电堆芯片部的设置方式进行设置。例如：当第一热电堆芯片部和第二热电堆芯片部分体设置、且二者的距离较远时、第一红外透射盖体和第二红外透射盖体可以分体设置。又例如：如图3所示，当第一热电堆芯片部和第二热电堆芯片部2分体设置、且二者的距离较近，或者当第一热电堆芯片部和第二热电堆芯片部2一体设置时，第一红外透射盖体5和第二红外透射盖体6可以一体设置，以便于在制造第一热电堆芯片部中的某些结构(例如：第一空腔7)时，也可以完成第二热电堆芯片部2中相应结构(例如：第二空腔8)的制造，从而可以提高热电堆芯片的制造效率。其中，第一空腔7和第二空腔8的大小可以跟实际需求进行设置，此处不做具体限定。

示例性的，如图3所示，上述热电堆芯片还包括可以红外增透层9。该红外增透层9设置在第一红外透射盖体5的顶部。应理解，上述红外增透层9可以增大红外波段透射率，还可以滤掉不需要的波段(例如：可见光)。基于此，在第一红外透射盖体5的顶部设置红外增透层9可以使得待测对象辐射的红外线更多的透过第一红外透射盖体5的顶部，传递至第一热电堆芯片部1，从而可以增强第一热电堆芯片部1产生的信号响应，提高第一热电堆芯片部1的灵敏度。具体的，该红外增透层9的厚度可以根据实际需求进行设置。该红外增透层9的材质可以为金刚石、硫化锌、氟化镁等材料。

在一种示例中，如图1至图3所示，上述热电堆芯片可以包括一个或多个第一热电堆芯片部1。其中，当第一热电堆芯片部1的数量为多个时，多个第一热电堆芯片部1并联。应理解，在热电堆芯片包括多个并联的第一热电堆芯片部1的情况下，多个第一热电堆芯片部1并联后与第二热电堆芯片部2串联。

值得注意的是，与热电堆芯片仅包括一个第一热电堆芯片部相比，当热电堆芯片包括多个并联的第一热电堆芯片部时，可以防止因其中某一第一热电堆芯片部损坏而导致热电堆芯片无法正常探测待测对象的温度，提高热电堆芯片的工作稳定性。

在一种示例中，如图1至图3所示，上述热电堆芯片可以包括一个或多个第二热电堆芯片部2。其中，当第二热电堆芯片部2的数量为多个时，多个第二热电堆芯片部2并联。应理解，在热电堆芯片包括多个并联的第二热电堆芯片部2的情况下，第一热电堆芯片部1与多个并联的第二热电堆芯片部2串联。

值得注意的是，与热电堆芯片仅包括一个第二热电堆芯片部相比，当热电堆芯片包括多个并联的第二热电堆芯片部时，可以在热电堆芯片受到热冲击后，防止因其中某一第二热电堆芯片部损坏而导致，第二热电堆芯片部无法正常抵消第一热电堆芯片部产生的热冲击信号，提高热电堆芯片的工作可靠性和测温的准确度，进一步提升热电堆芯片抵抗热冲击的能力。

在一种示例中，如图1至图4所示，上述第一热电堆芯片部1和第二热电堆芯片部2均包括热电堆组件11、以及与热电堆组件11串联的热电堆电极12。上述第一热电堆芯片部1所包括的热电堆组件11与第二热电堆芯片部2所包括的热电堆组件11对称设置。第一热电堆芯片部1所包括的热电堆电极12具有的负电极部121与第二热电堆芯片部2所包括的热电堆电极12具有的负电极部121电连接。

应理解，如图4所示，当第一热电堆芯片部1所包括的热电堆组件11与第二热电堆芯片部2所包括的热电堆组件11对称设置时，二者具有良好的对称性，有利于两个热电堆组件11在受到热冲击后产生大小相同的热冲击信号。同时，在第一热电堆芯片部1所包括的热电堆电极12具有的负电极部121与第二热电堆芯片部2所包括的热电堆电极12具有的负电极部121电连接的情况下，第一热电堆芯片部1所包括的热电堆组件11所产生的热冲击信号能够完全抵消第二热电堆芯片部2所包括的热电堆组件11产生的热冲击信号，进一步提升热电堆芯片抵抗环境温度热冲击的效果。

具体来说，上述第一热电堆芯片部所包括的热电堆组件与第二热电堆芯片部所包括的热电堆组件对称设置主要是指：第一热电堆芯片部所包括的热电堆组件具有的各个结构与第二热电堆芯片部所包括的热电堆组件具有的各个结构的尺寸、组成和分布方式一致，且二者的连接位置对称设置。例如：如图4和图5所示，在第一热电堆芯片部1和第二热电堆芯片部2所包括的热电堆组件11均包括多个热电偶113的情况下，第一热电堆芯片部1具有的多个热电偶113的个数、尺寸和分布方式均分别与第二热电堆芯片部2具有的多个热电偶113的个数、尺寸和分布方式相同。并且，第一热电堆芯片部1具有的多个热电偶113的连接位置与第二热电堆芯片部2具有的多个热电偶113的连接位置对称设置。

此外，如图1至图4所示，第一热电堆芯片部1所包括的热电堆电极12具有的正电极部122可以为热电堆芯片的正电极。第二热电堆芯片部2所包括的热电堆电极12具有的正电极部122可以为热电堆芯片的负电极。

示例性的，如图1至图4所示，上述第一热电堆芯片部1和第二热电堆芯片部2还均包括：基底13和红外吸收层14。基底13内开设有贯穿有基底13的空气腔131。红外吸收层14覆盖在空气腔131上。第一热电堆芯片部1所包括的红外吸收层14与第二热电堆芯片部2所包括的红外吸收层14对称设置。热电堆组件11具有冷端111、以及与冷端111连接的热端112。冷端111位于基底13上。热端112位于红外吸收层14上。热电堆电极12位于基底13上。

应理解，如图4所示，当第一热电堆芯片部1所包括的红外吸收层14与第二热电堆芯片部2所包括的红外吸收层14对称设置时，有利于第一热电堆芯片部1和第二热电堆芯片部2所包括的红外吸收层14在受到热冲击后，二者所转化的热能相等。基于此，第一热电堆芯片部1和第二热电堆芯片部2所包括的热电堆组件11的热端112可以探测到相等的热量，进而有利于两个热电堆组件11在受到热冲击后产生大小相同的热冲击信号。

具体的，如图1至图3所示，上述基底13可以为硅衬底、绝缘体上硅衬底等半导体衬底。基底13内开设的空气腔131的大小可以根据红外吸收层14的尺寸进行设置。例如：空气腔131的径向尺寸可以等于或略小于红外吸收层14的径向尺寸。因红外吸收层14的作用是将待测对象辐射的红外能转换为热能，并将热能传递至热电堆组件11的热端112，从而使热电堆组件11的热端112和冷端111之间存在温差，产生温差电动势。基于此，在基底13位于红外吸收层14下方的部分开设空气腔131可以降低红外吸收层14转化的热量对热电堆组件11的冷端111造成的影响，提高热电堆芯片测量温度的准确性。

对于红外吸收层来说，红外吸收层的材质可以为黑炭、二氧化硅、氮化硅等。红外吸收层可以为单层结构，也可以为多层结构。当红外吸收层为单层结构时，红外吸收层可以是二氧化硅层或氮化硅层等。当红外吸收层为多层结构时，红外吸收层可以为由二氧化硅层/氮化硅层/二氧化硅层构成的叠层等。

示例性的，如图1至图3所示，当第一热电堆芯片部1和第二热电堆芯片部2一体设置时，第一热电堆芯片部1和第二热电堆芯片部2可以共用同一基底13和同一红外吸收层14。基底13具有间隔设置的第一区域132和第二区域133。第一区域132和第二区域133内分别开设有空气腔131。红外吸收层14覆盖在位于第一区域132和第二区域133内的空气腔131上。在此情况下，在制造第一热电堆芯片部1中的某些结构(例如：空气腔131和红外吸收层14)时，也可以完成第二热电堆芯片部2中相应结构的制造，从而可以提高热电堆芯片的制造效率。其中，上述第一区域132和第二区域133在基底13上的分布位置可以根据后续基于这两个区域所形成的第一热电堆芯片部1和第二热电堆芯片部2的相应参数进行设置，此处不做具体限定。

在一种示例中，如图4和图5所示，上述热电堆组件11可以包括多个串联的热电偶113。其中，每个热电偶113包括第一热电偶段1131、以及与第一热电偶段1131电连接的第二热电偶段1132。第一热电偶段1131和第二热电偶段1132对称设置。应理解，当第一热电偶段1131和第二热电偶段1132对称设置时，热电偶113的结构更加规则，有利于在基底和红外吸收层横截面积有限的情况下，在基底和红外吸收层上设置更多的热电偶113，提高热电堆芯片的测温范围。

具体的，热电堆组件所包括的热电偶的数量、以及第一热电偶段和第二热电偶段的规格和材质可以根据实际需求进行设置。例如：如图5所示，第一热电偶段1131和第二热电偶段1132可以为长条状结构。第一热电偶段1131和第二热电偶段1132可以分别由掺杂有N型或P型杂质的多晶硅制造形成。此外，以第一热电偶段1131和第二热电偶段1132的第一端是热结部，第二端是冷结部为例，多个热电偶113串联可以为同一热电偶113所包括的第一热电偶段1131的第一端与第二热电偶段1132的第一端电连接。并且，该热电偶113所包括的第一热电偶段1131和第二热电偶段1132的第二端分别和与该热电偶113相连的两个热电偶113所包括的第一热电偶段1131或第二热电偶段1132的第二端电连接。

在一种示例中，如图4和图5所示，上述热电堆组件11可以包括呈中心对称分布的至少两组热电偶组。每组热电偶组包括至少三个热电偶113。

具体的，热电堆组件所包括的热电偶组的组数可以根据实际需求设置。例如：热电堆组件可以仅包括两组热电偶组。又例如：热电堆组件可以包括四组热电偶组。此外，每组热电偶组所包括的热电偶的个数、以及每组中不同热电偶的规格可以根据热电偶组的组数、以及实际需求进行设置。

示例性的，如图4和图5所示，沿着每组热电偶组的中心至两侧的方向，每组热电偶组所包括的热电偶113的长度可以逐渐减小。

具体的，如图4和图5所示，每组热电偶组所包括的热电偶113的长度逐渐减小的程度可以根据红外吸收层14的形成、以及热电偶组的组数进行设置，以使得热电堆组件11所包括的至少两组热电偶组可以充分利用红外吸收层14上产生的热能。此外，不同热电偶组所包括的热电偶113的长度减小程度可以相同，也可以不同。

例如：当红外吸收层的横截面为正方形，并且热电堆组件包括四组热电偶组时，每组热电偶组所包括的热电偶的长度可以呈线型减小。并且每组热电偶的长度减小程度相同。

又例如：当红外吸收层的横截面为长方形，并且热电堆组件包括四组热电偶组时，每组热电偶的长度减小程度可以不同。

再例如：当红外吸收层的横截面为圆形，并且每组热电偶的热结部所在的一端的长度呈线型减小，而冷结部所在的一端呈扇型减小。

示例性的，每组热电偶组所包括的不同热电偶的长度也可以相同。基于此，当热电堆组件包括两组热电偶时，两组热电偶组所包括的多个热电偶的热结部可以整齐分布在红外吸收层上，充分利用红外吸收层转换的热能。

如图6至图9所示，本实用新型实施例还提供了一种热电堆红外传感器。该热电堆红外传感器包括：封装壳体10、以及上述实施例所提供的热电堆芯片。其中，上述封装壳体10上开设有红外透光窗口101。上述热电堆芯片设置在封装壳体10内。

具体来说，上述封装壳体的形状和大小可以根据实际需求进行设置。例如：封装壳体可以为空心圆柱体等形状。封装壳体的材质可以为铜、铝、金等高热导率材料，以便于待测对象辐射的红外能传递至第一热电堆芯片部处，从而有利于第一热电堆芯片部测量待测对象的温度，提高热电堆红外传感器的灵敏度。此外，如图6至图9所示，封装壳体10上开设的红外透光窗口101的位置、规格和个数影响封装壳体10内部的各个区域是否能够透过待测对象辐射的红外能，进而影响第一热电堆芯片部1在封装壳体10内的分布位置和设置个数。基于此，可以根据上述影响因素、以及实际需求对红外透光窗口101进行设置，以确保热电堆芯片所包括的每个第一热电堆芯片部1均能够对待测对象进行温度测量，提高测温精度。例如：当第一热电堆芯片部1的个数为一个时，封装壳体10上可以仅开设有一个红外透光窗口101。又例如：当第一热电堆芯片部的个数为多个时，封装壳体上可以设置有个数与第一热电堆芯片部个数相同、且径向尺寸与单个第一热电堆芯片部的径向尺寸相匹配的红外透光窗口。也可以在封装壳体上仅开设一个红外透光窗口，并且该红外透光窗口的径向尺寸大于等于多个第一热电堆芯片部的总径向尺寸。

还需要说明的是，如图6和图8所示，不管红外透光窗口101的个数为一个还是多个，第二热电堆芯片部2可以处于未被红外透光窗口101覆盖的区域内。或者，如图7和图9所示，第二热电堆芯片部2也可以处于红外透光窗口101覆盖的区域内。可以理解的是，当第二热电堆芯片部2未处于红外透光窗口101覆盖的区域时，除了反射层外，封装壳体10也可以阻挡待测对象辐射至第二热电堆芯片部2的部分红外线，确保第二热电堆芯片部2在热电堆芯片处于工作状态时只能够产生热冲击信号，而不会对第一热电堆芯片部1产生的正常测温信号造成影响，进一步提高热电堆芯片的测温精度。

在一种示例中，如图6至图9所示，上述热电堆红外传感器还可以包括覆盖在红外透光窗口101处的红外滤光片102。

具体的，如图1至图9所示，该红外滤光片102可以设置在封装壳体10内，也可以设置在封装壳体10外。因滤光片是用来选取所需辐射波段的光学器件，其对光谱具有选择透过性。其中，红外滤光片102可以仅透过红外线，从而可以防止其它波段的光透过红外透光窗口101辐射至红外吸收层14上，使得热电堆组件11的热端112探测到的热量仅为待测对象辐射的红外能，可以进一步提高热电堆红外传感器的测温准确性。

本实用新型实施例还提供了一种测温枪，该测温枪包括上述实施例所提供的热电堆芯片或热电堆红外传感器。其中，该测温枪可以为耳式测温枪、额温测温枪等。

与现有技术相比，本实用新型实施例提供的测温枪具有的有益效果与上述实施例提供的热电堆芯片具有的有益效果相同，此处不再赘述。

在以上的描述中，分别描述了各实施例，但是这并不意味着各个实施例中的措施不能有利地结合使用。

以上对本公开的实施例进行了描述。但是，这些实施例仅仅是为了说明的目的，而并非为了限制本公开的范围。本公开的范围由所附权利要求及其等价物限定。不脱离本公开的范围，本领域技术人员可以做出多种替代和修改，这些替代和修改都应落在本公开的范围之内。

Claims (10)

1.一种热电堆芯片，其特征在于，包括：第一热电堆芯片部；

与所述第一热电堆芯片部串联的第二热电堆芯片部；所述第二热电堆芯片部用于在所述热电堆芯片处于工作状态时抵消所述第一热电堆芯片部产生的热冲击信号；

以及设置在所述第二热电堆芯片部上的反射层；所述反射层用于反射辐射至所述第二热电堆芯片部的红外线。

2.根据权利要求1所述的热电堆芯片，其特征在于，所述反射层覆盖在所述第二热电堆芯片部上；或，

所述热电堆芯片还包括间隔设置在所述第二热电堆芯片部上的至少两个支撑结构；所述反射层通过所述至少两个支撑结构悬设在所述第二热电堆芯片部上。

3.根据权利要求1所述的热电堆芯片，其特征在于，所述热电堆芯片还包括设置在所述第一热电堆芯片部上的第一红外透射盖体、以及设置在所述第二热电堆芯片部上的第二红外透射盖体；其中，

所述第一红外透射盖体的内侧面与所述第一热电堆芯片部的上表面围成第一空腔；所述第二红外透射盖体的内侧面与所述第二热电堆芯片部的上表面围成第二空腔；

所述反射层设置在所述第二红外透射盖体的顶部。

4.根据权利要求3所述的热电堆芯片，其特征在于，所述第一红外透射盖体和所述第二红外透射盖体一体设置；和/或，

所述热电堆芯片还包括红外增透层；所述红外增透层设置在所述第一红外透射盖体的顶部。

5.根据权利要求1所述的热电堆芯片，其特征在于，所述反射层为金属反射层；和/或，

所述热电堆红外传感器包括一个或多个第一热电堆芯片部；其中，当所述第一热电堆芯片部的数量为多个时，多个所述第一热电堆芯片部并联；和/或，

所述热电堆红外传感器包括一个或多个第二热电堆芯片部；其中，当所述第二热电堆芯片部的数量为多个时，多个所述第二热电堆芯片部并联。

6.根据权利要求1～5任一项所述的热电堆芯片，其特征在于，所述第一热电堆芯片部和所述第二热电堆芯片部均包括热电堆组件、以及与所述热电堆组件串联的热电堆电极；

所述第一热电堆芯片部所包括的热电堆组件与所述第二热电堆芯片部所包括的热电堆组件对称设置；所述第一热电堆芯片部所包括的热电堆电极具有的负电极部与所述第二热电堆芯片部所包括的热电堆电极具有的负电极部电连接。

7.根据权利要求6所述的热电堆芯片，其特征在于，所述第一热电堆芯片部和所述第二热电堆芯片部还均包括：基底和红外吸收层；所述基底内开设有贯穿所述基底的空气腔；所述红外吸收层覆盖在所述空气腔上；所述第一热电堆芯片部所包括的红外吸收层与所述第二热电堆芯片部所包括的红外吸收层对称设置；

所述热电堆组件具有冷端、以及与所述冷端连接的热端；所述冷端位于所述基底上；所述热端位于所述红外吸收层上；

所述热电堆电极位于所述基底上。

8.根据权利要求7所述的热电堆芯片，其特征在于，所述第一热电堆芯片部和所述第二热电堆芯片部一体设置；

所述第一热电堆芯片部和所述第二热电堆芯片部共用同一所述基底和同一所述红外吸收层；

所述基底具有间隔设置的第一区域和第二区域；所述第一区域和所述第二区域内分别开设有所述空气腔；所述红外吸收层覆盖在位于所述第一区域和所述第二区域内的所述空气腔上。

9.一种热电堆红外传感器，其特征在于，包括：封装壳体，以及如权利要求1～8任一项所述的热电堆芯片；其中，

所述封装壳体上开设有红外透光窗口；所述热电堆芯片设置在所述封装壳体内。

10.一种测温枪，其特征在于，所述测温枪包括如权利要求1～8任一项所述的热电堆芯片，或如权利要求9所述的热电堆红外传感器。

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