本發(fā)明屬于傳感器，具體涉及一種溫度傳感器、制造方法、測溫裝置、校準系統(tǒng)和校準方法。

背景技術：

1、目前，國內計量單位都沒有相關多參數耦合復雜環(huán)境下的瞬態(tài)溫度測量裝置。國外也處于該領域的研究設計階段，在進行多參數耦合試驗，比如航天行業(yè)導彈發(fā)射瞬間發(fā)射桶內溫濕高以及氣壓多參數檢測時，往往獲取不到真實可靠，實時更新的瞬態(tài)數據。所以市面缺少這種適用于多參數耦合復雜環(huán)境條件下的瞬態(tài)測溫傳感器及其測溫裝置，這樣會導致在產品研制過程中以及產品試驗過程中，設計師獲取不到真實可靠的數據來輔助設計以及考察產品性能。該多參數耦合復雜環(huán)境大多需要滿足以下要求：

2、測量范圍：(0～2000)℃；

3、最大誤差：±2.5℃；

4、響應時間：≤2ms；

5、使用環(huán)境：介質為空氣或二氧化碳，壓力：≤5mpa，流速：≤1km/s。

6、電偶傳感器的響應速度與制作材料的熱傳導系數、比熱容、密度以及熱結點的尺寸大小有關。通常來說，為提高熱電偶的響應時間常數，需將熱結點小型化。即熱電偶結點越小，其響應速度越快。但在實際應用中，熱電偶偶絲尺寸、焊接工藝等因素的影響。偶結越小意味著偶絲越細，對焊接工藝和質量是巨大挑戰(zhàn)。焊接成型熱電偶的強度較差且易受到侵蝕，需進行封裝，但封裝會大大降低熱電偶的響應速度。一般情況下，將熱解點小型化處理不僅會增加焊接的難度，而且還會使熱電偶的結構強度大大降低、并難以承受高壓氣流的沖擊。為解決上述問題的困擾，本申請設計薄膜熱電偶溫度傳感器，通過將熱電偶敏感部分制成薄膜狀以提高其響應速度。

技術實現思路

1、本發(fā)明目的在于，針對通過將熱解點小型化處理以提高熱電偶的響應時間常數的方式，會增加焊接的難度，以及會使熱電偶的結構強度大大降低、并難以承受高壓氣流沖擊的問題，提供一種溫度傳感器、制造方法、測溫裝置、校準系統(tǒng)和校準方法，能夠適應多參數耦合復雜環(huán)境下的瞬態(tài)溫度測量。

2、一方面，本申請?zhí)峁┝艘环N溫度傳感器，包括

3、陶瓷柱，所述陶瓷柱一端的端面上設有用于形成熱結點的熱電偶薄膜a和熱電偶薄膜b；

4、導線a，該導線a的一端貫穿所述陶瓷柱后與所述熱電偶薄膜a相連、另一端用于與信號的輸入或輸出接口相連；

5、導線b，該導線b的一端貫穿所述陶瓷柱后與所述熱電偶薄膜b相連、另一端用于與信號的輸入或輸出接口相連；

6、保護殼，封裝于該陶瓷柱的外側。

7、進一步的，所述保護殼內部還設有填充體，該填充體與所述陶瓷柱遠離熱結點的一端端面相接，且所述導線a與所述導線b均從所述填充體內部穿出。

8、進一步的，所述陶瓷柱的兩端分別設有防護膜，且所述熱電偶薄膜a和熱電偶薄膜b位于防護膜的外側。

9、進一步的，所述熱電偶薄膜a和熱電偶薄膜b的外側設有防護膜。

10、進一步的，所述熱電偶薄膜a和所述導線a的材料相同，均由鎢錸合金材料制成；

11、所述熱電偶薄膜b和所述導線b的材料相同，均由鎢錸合金材料制成。

12、再一方面，本申請還提供了上述溫度傳感器的制造方法，包括以下步驟，

13、s1，對中心具有兩個貫通孔的陶瓷柱兩端端面分別進行研磨拋光，將該陶瓷柱置于保護殼內，并在該陶瓷柱的兩端端面分別覆蓋防護膜；

14、s2，在陶瓷柱一端的防護膜外側分別制備熱電偶薄膜a和熱電偶薄膜b，并形成熱結點；

15、s3，在該陶瓷柱內的兩個貫通孔內分別填充導電材料，并形成導線a和導線b；其中，導線a與熱電偶薄膜a相連接，導線b與熱電偶薄膜b相連接；

16、s4，分別引出該導線a和導線b，并在保護殼內設置填充體，且使引出后的導線a與導線b均從該填充體內部穿出。

17、進一步的，還包括步驟s5，在所述熱電偶薄膜a和熱電偶薄膜b的外側覆蓋防護膜。

18、另一方面，本申請又提供一種測溫裝置，包括溫度信號測量分析儀和上述的溫度傳感器，所述溫度信號測量分析儀與所述溫度傳感器相連，所述溫度信號測量分析儀用于獲取所述溫度傳感器所檢測的溫度值。

19、又一方面，本申請還提供了一種校準系統(tǒng)，用于溫度的校準，包括標準溫度傳感器、信號調理裝置、數據采集分析系統(tǒng)和上述的測溫裝置；

20、所述標準溫度傳感器和溫度傳感器共同作用于同一待測物體上；所述信號調理裝置用于轉化所述標準溫度傳感器的輸出電勢，并輸出調理信號；所述數據采集分析系統(tǒng)用于對所述調理信號進行采集分析，并獲得標準測量結果；通過對比由溫度信號測量分析儀所獲得的溫度測量值與由所述數據采集分析系統(tǒng)獲得的標準測量結果，以完成溫度校準。

21、再一方面，本申請還提供了一種校準方法，使用了上述的校準系統(tǒng)，包括以下步驟，

22、首先，將標準溫度傳感器與溫度傳感器同向安裝于待測物體上；

23、其次，分別利用溫度信號測量分析儀和數據采集分析系統(tǒng)對待測物體進行溫度檢測；

24、最后，對比由溫度信號測量分析儀所獲得的溫度測量值與由所述數據采集分析系統(tǒng)獲得的標準測量結果，以完成溫度校準；

25、其中，在所述數據采集分析系統(tǒng)對所述調理信號進行采集分析時，包括以下處理，

26、對所采集存儲的原始數據進行數字濾波，以濾除帶外噪聲和干擾；

27、對帶內的點頻干擾，進行陷波處理；

28、對經過陷波處理的數據，采用基于小波變換的去噪處理，以消除帶內噪聲并提高信噪比。

29、本發(fā)明的有益效果為：

30、本申請所提供的溫度傳感器結構，通過巧妙地采用“在陶瓷柱頭部端面設計極小的熱電偶結點+用熱電偶薄膜a和熱電偶薄膜b這樣的薄膜面結構代替暴露在空間易被高壓氣流沖擊變形折斷的熱電偶絲”的方式，以能夠抗擊極高的壓強，能夠適應在多參數耦合復雜環(huán)境下的氣體溫度參數測量環(huán)境。

技術特征：

1.一種溫度傳感器，其特征在于：包括

2.根據權利要求1所述的溫度傳感器，其特征在于：所述保護殼內部還設有填充體，該填充體與所述陶瓷柱遠離熱結點的一端端面相接，且所述導線a與所述導線b均從所述填充體內部穿出。

3.根據權利要求1所述的溫度傳感器，其特征在于：所述陶瓷柱的兩端分別設有防護膜，且所述熱電偶薄膜a和熱電偶薄膜b位于防護膜的外側。

4.根據權利要求1所述的溫度傳感器，其特征在于：所述熱電偶薄膜a和熱電偶薄膜b的外側設有防護膜。

5.根據權利要求1-4中任一所述的溫度傳感器，其特征在于：所述熱電偶薄膜a和所述導線a的材料相同，均由鎢錸合金材料制成；

6.一種根據權利要求1-5中任一所述的溫度傳感器的制造方法，其特征在于：包括以下步驟，

7.根據權利要求6所述的制造方法，其特征在于：還包括步驟s5，在所述熱電偶薄膜a和熱電偶薄膜b的外側覆蓋防護膜。

8.一種測溫裝置，其特征在于：包括溫度信號測量分析儀和根據權利要求1-5中任一所述的溫度傳感器，所述溫度信號測量分析儀與所述溫度傳感器相連，所述溫度信號測量分析儀用于獲取所述溫度傳感器所檢測的溫度值。

9.一種校準系統(tǒng)，用于溫度的校準，其特征在于：包括標準溫度傳感器、信號調理裝置、數據采集分析系統(tǒng)和根據權利要求8所述的測溫裝置；

10.一種校準方法，其特征在于：使用了根據權利要求9所述的校準系統(tǒng)，包括以下步驟，

技術總結
本發(fā)明屬于傳感器技術領域，涉及一種溫度傳感器、制造方法、測溫裝置、校準系統(tǒng)和校準方法。一種溫度傳感器包括陶瓷柱、導線A、導線B和保護殼，陶瓷柱一端的端面上設有用于形成熱結點的熱電偶薄膜A和熱電偶薄膜B；導線A的一端貫穿所述陶瓷柱后與所述熱電偶薄膜A相連，導線B的一端貫穿所述陶瓷柱后與所述熱電偶薄膜B相連；保護殼包裹于該陶瓷柱的外側。本申請所提供的溫度傳感器結構，通過巧妙地采用“在陶瓷柱頭部端面設計極小的熱電偶結點+用熱電偶薄膜A和熱電偶薄膜B這樣的薄膜面結構代替暴露在空間易被高壓氣流沖擊變形折斷的熱電偶絲”的方式，以能夠抗擊極高的壓強，能夠適應在多參數耦合復雜環(huán)境下的氣體溫度參數測量環(huán)境。

技術研發(fā)人員：付杰,金冉,李文韜,高澤雷
受保護的技術使用者：貴州航天計量測試技術研究所
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/5/15