CN216746458U - 一种无源温度传感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及传感器技术领域，提供了一种无源温度传感器，包括压电基片、压电层、叉指电极和反射格栅，压电层设置在压电基片上，反射格栅设于叉指电极的两侧，叉指电极和反射格栅均设于压电层上，叉指电极和反射格栅上均由内至外顺序涂覆有金刚石膜层和纳米颗粒散热层。与现有技术相比，本实用新型可以耐受500摄氏度以上的高温，散热性能好，结构可靠，满足日益增长的无线无源温度传感器检测的工业需求。
Description
技术领域
本实用新型涉及传感器技术领域，具体涉及一种无源温度传感器。
背景技术
无源温度传感器芯片在高温检测中具有重要的应用价值，特别是在航空航天等领域具有十分良好的发展前景。传统的耐受温度传感器主要为光纤类传感器，例如蓝宝石光纤传感器，可以耐受1600摄氏度的高温，但是其成本较为昂贵，需要连接光纤进行有线的信号传输，限制了该类传感器的应用范围。由此，无源无线的温度传感器成为高温探测行业需求量很大的传感器。
但是，传统的无源感测传感器芯片耐温的范围基本上低于120摄氏度以下，很难满足高温检测环境中的实际需求。主要核心问题是受到材料本身的限制，无法耐受高温，有些基于特殊材料的无源感测传感器虽然可以耐受500度以上的高温，但是该类器件在500摄氏度以上时很容易被催化，不能长期可靠工作，导致无源感测传感器无法进一步推广使用。
实用新型内容
为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种无源温度传感器，可以耐受500摄氏度以上的高温，散热性能好，结构可靠，满足日益增长的无线无源温度传感器检测的工业需求。
为解决上述问题，本实用新型所采用的技术方案如下：
提供一种无源温度传感器，包括压电基片、压电层、叉指电极和反射格栅，所述压电层设置在所述压电基片上，所述反射格栅设于所述叉指电极的两侧，所述叉指电极和所述反射格栅均设于所述压电层上，所述叉指电极和所述反射格栅上均由内至外顺序涂覆有金刚石膜层和纳米颗粒散热层。
相比现有技术，本无源温度传感器至少具有如下有益效果：本无源温度传感器采用金刚石膜层以及纳米颗粒散热层双层散热结构，加快了传感器的散热能力，能够迅速排出热量，在保留传感器的热胀冷缩特性的同时，避免了增敏的材料和结构破坏原有传感器的测量特性，从而扩大了传感器的测量范围，在 500摄氏度以上的高温下依然可以进行可靠的测量，有效提高了无源温度传感器的耐高温性和稳定性。
可选地，所述金刚石膜层厚度为10～50nm，所述纳米颗粒涂覆层厚度为1～2 μm。
可选地，所述叉指电极在其长度方向上的80％～90％部位上均涂覆有金刚石膜层和纳米颗粒散热层。
可选地，所述压电基片为蓝宝石。
可选地，所述压电层选用氧化锌或氮化铝。
可选地，所述叉指电极和所述反射格栅选用金、铂金、钼或它们的合金。
可选地，所述叉指电极的叉指对数为61.5对，所述反射格栅在所述叉指电极的两侧均设有100条反射栅。
可选地，所述叉指电极和所述反射格栅的宽度均为3.3μm，长度均为165 μm。
可选地，所述压电基片的厚度为500μm。
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型实施例提供的无源温度传感器的结构示意图；
图2为图1中提供的无源温度传感器的芯片的结构示意图；
图3为本实用新型的优选实施例的谐振频率测试图；
图4为图3中所得到的测量曲线图。
附图标号说明：
压电基片100、压电层110；
叉指电极200；
反射格栅300、反射栅310；
金刚石膜层400；
纳米颗粒散热层500。
具体实施方式
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。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
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。
现结合附图对本实用新型实施例提供的无源温度传感器进行说明。
请参阅图1和图2，一种无源温度传感器，包括压电基片100、压电层110、叉指电极200和反射格栅300，压电层110设置在压电基片100上，反射格栅 300设置在叉指电极200的两侧，其中，叉指电极的两端分别设有输入电极以及输出电极，叉指电极200和反射格栅300均设置在压电层110上，整体形成声表面波温度传感器的芯片，外界温度发生变化时其工作频率发生相应的变化，通过测量频率变化的大小而获得外界温度的变化。
其中，叉指电极200和反射格栅300上均由内至外顺序涂覆有金刚石膜层 400和纳米颗粒散热层500，即在叉指电极200和反射格栅300上先涂覆一层金刚石材料制成的薄膜，然后在该薄膜上进一步涂覆纳米颗粒制成的散热层，以形成在叉指电极200和反射格栅300上的双层散热结构。金刚石的化学性质稳定，I型金刚石具有较好的导热性和不良导电性，在保证金刚石膜层400具有良好散热性的同时保证其绝缘性，以避免破坏原有传感器的测量特性，在高温状态下依然能够长期可靠的使用，加固传感器的整体结构。而纳米颗粒散热层500 散热能力强，可以将热量迅速释放在外部环境中，从而有效提高该类无源传感器的耐热性和稳定性。需要说明的是，叉指电极200为叉指换能器，能够通过检测该器件频率的变化而感应温度变化。
与现有技术相比，本无源温度传感器采用金刚石膜层400以及纳米颗粒散热层500双层散热结构，加快了传感器的散热能力，能够迅速排出热量，在保留传感器的热胀冷缩特性的同时，避免了增敏的材料和结构破坏原有传感器的测量特性，从而扩大了传感器的测量范围，在400摄氏度以上的高温下依然可以进行可靠的测量，有效提高了无源温度传感器的耐高温性和稳定性。
在本实用新型的一个实施例中，金刚石膜层400的厚度为10～50nm，纳米颗粒涂覆层的厚度为1～2μm，以适应无源温度传感器的尺寸，在保证传感器的测量特性情况下达到增固增稳的效果。
在本实用新型另一个实施例中，反射格栅300上全部涂覆有金刚石膜层400 和纳米颗粒散热层500，叉指电极200在其长度方向的80％～90％的部位上均涂覆有金刚石膜层400和纳米颗粒散热层500，使叉指电极200保留至少10％的导电部位，从而金刚石膜层400和纳米颗粒散热层500尽可能覆盖整个叉指电极 200。
在本实用新型另一个实施例中，压电基片100为蓝宝石，具有良好的晶体特性，此外，压电基片100还可以为金刚石，同样能够达到本实用新型中压电基片100的设计要求。叉指电极200以及反射格栅300可选用金、铂金、钼或者它们的合金材料制成，化学性能稳定，纳米散热层上所使用的材料选用掺杂纳米金、纳米银等强散热纳米材料的可耐温500摄氏度以上的陶瓷散热胶体，以满足纳米散热层的耐高温特性。
以下为本实用新型的优选实施例。无源温度传感器选用蓝宝石基的氮化铝材料，蓝宝石厚度为500μm，压电层110选用氮化铝，氮化铝厚度为3.5μm，叉指电极200的叉指对数为61.5对，反射格栅300在叉指电极200两侧的反射栅310均为100条，叉指电极200的宽度为3.3μm，相对应地，反射格栅300 的宽度亦为3.3μm，叉指电极200以及位于叉指电极200两侧的反射格栅300 的长度均为165μm。其谐振频率如图3所示，在恒定的高温400摄氏度的测试环境中测试一个小时以内，其频率漂移在正负10KHz以内，满足高温测量要求，其测量曲线图如图4所示。
上述实施方式仅为本实用新型的优选实施方式，不能以此来限定本实用新型保护的范围，本领域的技术人员在本实用新型的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本实用新型所要求保护的范围。
Claims (9)
1.一种无源温度传感器，其特征在于，包括压电基片、压电层、叉指电极和反射格栅，所述压电层设置在所述压电基片上，所述反射格栅设于所述叉指电极的两侧，所述叉指电极和所述反射格栅均设于所述压电层上，所述叉指电极和所述反射格栅上均由内至外顺序涂覆有金刚石膜层和纳米颗粒散热层。
2.根据权利要求1所述的无源温度传感器，其特征在于，所述金刚石膜层厚度为10～50nm，所述纳米颗粒涂覆层厚度为1～2μm。
3.根据权利要求1所述的无源温度传感器，其特征在于，所述叉指电极在其长度方向上的80％～90％部位上均涂覆有金刚石膜层和纳米颗粒散热层。
4.根据权利要求1所述的无源温度传感器，其特征在于，所述压电基片为蓝宝石。
5.根据权利要求1所述的无源温度传感器，其特征在于，所述压电层选用氧化锌或氮化铝。
6.根据权利要求1所述的无源温度传感器，其特征在于，所述叉指电极和所述反射格栅选用金、铂金、钼或者它们的合金。
7.根据权利要求1所述的无源温度传感器，其特征在于，所述叉指电极的叉指对数为61.5对，所述反射格栅在所述叉指电极的两侧均设有100条反射栅。
8.根据权利要求7所述的无源温度传感器，其特征在于，所述叉指电极和所述反射格栅的宽度均为3.3μm，长度均为165μm。
9.根据权利要求1所述的无源温度传感器，其特征在于，所述压电基片的厚度为500μm。
Priority Applications (1)
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| CN202220315402.0U CN216746458U (zh) | 2022-02-16 | 2022-02-16 | 一种无源温度传感器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| CN216746458U true CN216746458U (zh) | 2022-06-14 |
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ID=81918494
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202220315402.0U Active CN216746458U (zh) | 2022-02-16 | 2022-02-16 | 一种无源温度传感器 |
Country Status (1)
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2022
- 2022-02-16 CN CN202220315402.0U patent/CN216746458U/zh active Active
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