一种侵蚀型热电偶测温结构

本发明属于测温，具体涉及一种侵蚀型热电偶测温结构。

背景技术：

1、瞬态高热负荷下等离子体的温度测量一直是该领域研究的热点问题，目前的主流测量方法主要集中在红外测温、光谱分析和量热计等测温方法，这些方法在成本，操作难度以及测量精度等方面都存在不同程度的问题。传统的丝状热电偶由热电偶丝焊接而成形成热结点，其体积较大，热容较大，故其响应速度不够快，不适用于瞬态温度的测量。在瞬态高热负荷等离子体下，材料表面温度可能达到上千度，c型热电偶由钨铼合金制成，其短期测量范围可达到3000℃，在高温测量方面有很大的优势；目前的快响应热电偶主要为薄膜热电偶，两个功能膜在同一表面形成，而侵蚀型薄膜热电偶为两个功能膜镀在薄云母片等绝缘薄膜材料两侧，在头部摩擦以形成微小的热结，具有体积小，热容小等优点，其在瞬态测温领域具有广泛的应用前景。

2、侵蚀型热电偶的热结在高温等离子体的烧蚀下可以不断自更新，可以大大提升其使用寿命，但是钨铼金属在高温下易被氧化，这是限制其应用的一大因素，同时薄膜热电偶的引线连接问题也是限制其应用的另一大因素，另外钨铼与云母片的热膨胀系数差异较大，在高温下容易脱落。同时具有小型化、快响应、抗氧化、引线连接可靠等特点可测量瞬态高热负荷等离子体温度的侵蚀型热电偶结构是目前急需解决的难题。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种侵蚀型热电偶测温结构，用于解决目前无法测量瞬态高热负荷等离子体温度的技术问题，具有小型化、快响应、抗氧化、引线连接可靠的优点。

2、本发明采用以下技术方案：

3、一种侵蚀型热电偶测温结构，包括侵蚀型热电偶，侵蚀型热电偶设置在热电偶上外壳内，热电偶上外壳的下方设置有热电偶下外壳，热电偶上外壳和热电偶下外壳之间设置有绝缘填充座，侵蚀型热电偶的负极引线和正极引线依次经热电偶上外壳、绝缘填充座和热电偶下外壳伸出至外部。

4、优选地，侵蚀型热电偶包括正极结构和负极结构，正极引线与正极结构连接，负极引线与负极结构连接；

5、正极结构包括正极基板，负极结构包括负极基板，正极基板和负极基板之间依次设置有正极功能膜、正极保护膜、负极保护膜和负极功能膜。

6、更优选地，正极基板的厚度为1～2mm；负极基板的厚度为1～2mm。

7、更优选地，正极基板的一侧设置有用于连接正极引线的正极引线固定槽，负极基板的一侧设置有用于连接负极引线的负极引线固定槽。

8、更优选地，正极引线固定槽的深度为0.2～0.5mm，负极引线固定槽的深度为0.2～0.5mm。

9、更优选地，热电偶上外壳的顶部设置有用于安装侵蚀型热电偶的热电偶嵌入方槽，热电偶上外壳的侧面间隔设置有热电偶侧面固定螺孔，正极基板和负极基板上对应设置有热电偶固定孔；热电偶上外壳的底部周向设置有热电偶上下外壳固定螺孔，热电偶下外壳上对应设置有热电偶上下外壳固定螺孔。

10、更优选地，正极功能膜为钨-5％铼合金薄膜，沉积在正极基板表面的中间，长度为30～50mm，宽度为2～5mm，厚度为500nm～5μm；正极保护膜为厚度200nm～1μm的碳化硅薄膜，沉积在正极功能膜表面，正极保护膜和正极功能膜的长度为30～50mm，宽度为2～5mm。

11、更优选地，负极功能膜为钨-26％铼合金薄膜，沉积在负极基板表面中间，长度为30～50mm，宽度为2～5mm，厚度为500nm～5μm；负极保护膜为厚度200nm～1μm的碳化硅薄膜，沉积在负极功能膜表面，负极保护膜和负极功能膜的长度为30～50mm，宽度为2～5mm。

12、优选地，绝缘填充座上设置有正极引线孔和负极引线孔；热电偶下外壳包括绝缘填充座槽，绝缘填充座槽的底部中心位置处设置有引线引出孔。

13、优选地，正极引线为直径0.2～0.5mm的钨-5％铼丝，负极引线为直径0.2～0.5mm的钨-26％铼丝。

14、与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

15、一种侵蚀型热电偶测温结构，包括侵蚀型热电偶、热电偶上外壳，热电偶下外壳、绝缘填充座、正极引线与负极引线，热电偶上外壳、绝缘填充座与热电偶下外壳用做侵蚀型热电偶与引线结构的固定与封装，保证安装应用与连接的可靠性。

16、进一步的，侵蚀型热电偶包括正极结构与负极结构，正极结构用于正极基板与正极功能膜的集成，负极结构用于负极基板与负极功能膜的集成。

17、进一步的，正极基板与负极基板的厚度为1～2mm，便于安装与热电偶上外壳内，使正极结构与负极结构的尺寸尽可能小，保证整体结构小型化的特点

18、进一步的，正极引线槽与负极引线槽的深度为0.2～0.5mm，尺寸应大于正极引线与负极引线的直径，使得正极引线与负极引线完全嵌入正极引线槽与负极引线槽内，保证引线连接后正极结构与负极结构表面的平整度。

19、进一步的，为了保证测温的响应速度与小型化的特点，正极功能膜的长度设置为30～50mm，宽度为2～5mm，厚度为500nm～5μm，正极保护膜长宽与正极功能膜一致，厚度为200nm～1μm，保证能覆盖正极功能膜起到保护抗氧化的作用，并尽可能减小对正极功能膜的影响，保证响应速度。

20、进一步的，为了保证测温的响应速度与小型化的特点，负极功能膜的长度设置为30～50mm，宽度为2～5mm，厚度为500nm～5μm之间，负极保护膜长宽与负极功能膜一致，厚度为200nm～1μm，保证能覆盖负极功能膜起到保护抗氧化的作用，并尽可能减小对负极功能膜的影响，保证响应速度。

21、进一步的，正极引线与负极引线的直径为0.2～0.5mm，太小会造成引线连接的机械强度低，信号传输不可靠，同时应低于正极引线固定槽与负极引线固定槽的深度，保证连接后表面的平整度。

22、综上所述，本发明基于瞬态高温测量的需求，设计出了一种侵蚀型热电偶测温结构，具有小型化、快响应、抗氧化、引线连接可靠等特点，可在瞬态高温测量领域广泛应用。

23、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

技术特征：

1.一种侵蚀型热电偶测温结构，其特征在于，包括侵蚀型热电偶(1)，侵蚀型热电偶(1)设置在热电偶上外壳(2)内，热电偶上外壳(2)的下方设置有热电偶下外壳(4)，热电偶上外壳(2)和热电偶下外壳(4)之间设置有绝缘填充座(3)，侵蚀型热电偶(1)的负极引线(7)和正极引线(8)依次经热电偶上外壳(2)、绝缘填充座(3)和热电偶下外壳(4)伸出至外部。

2.根据权利要求1所述的侵蚀型热电偶测温结构，其特征在于，侵蚀型热电偶(1)包括正极结构(5)和负极结构(6)，正极引线(8)与正极结构(5)连接，负极引线(7)与负极结构(6)连接；

3.根据权利要求2所述的侵蚀型热电偶测温结构，其特征在于，正极基板(9)的厚度为1～2mm；负极基板(14)的厚度为1～2mm。

4.根据权利要求2所述的侵蚀型热电偶测温结构，其特征在于，正极基板(9)的一侧设置有用于连接正极引线(8)的正极引线固定槽(19)，负极基板(14)的一侧设置有用于连接负极引线(7)的负极引线固定槽(24)。

5.根据权利要求4所述的侵蚀型热电偶测温结构，其特征在于，正极引线固定槽(19)的深度为0.2～0.5mm，负极引线固定槽(24)的深度为0.2～0.5mm。

6.根据权利要求2所述的侵蚀型热电偶测温结构，其特征在于，热电偶上外壳(2)的顶部设置有用于安装侵蚀型热电偶(1)的热电偶嵌入方槽(25)，热电偶上外壳(2)的侧面间隔设置有热电偶侧面固定螺孔，正极基板(9)和负极基板(14)上对应设置有热电偶固定孔；热电偶上外壳(2)的底部周向设置有热电偶上下外壳固定螺孔，热电偶下外壳(4)上对应设置有热电偶上下外壳固定螺孔。

7.根据权利要求2所述的侵蚀型热电偶测温结构，其特征在于，正极功能膜(10)为钨-5％铼合金薄膜，沉积在正极基板(9)表面的中间，长度为30～50mm，宽度为2～5mm，厚度为500nm～5μm；正极保护膜(11)为厚度200nm～1μm的碳化硅薄膜，沉积在正极功能膜(10)表面，正极保护膜(11)和正极功能膜(10)的长度为30～50mm，宽度为2～5mm。

8.根据权利要求2所述的侵蚀型热电偶测温结构，其特征在于，负极功能膜(13)为钨-26％铼合金薄膜，沉积在负极基板(14)表面中间，长度为30～50mm，宽度为2～5mm，厚度为500nm～5μm；负极保护膜(12)为厚度200nm～1μm的碳化硅薄膜，沉积在负极功能膜(13)表面，负极保护膜(12)和负极功能膜(13)的长度为30～50mm，宽度为2～5mm。

9.根据权利要求1所述的侵蚀型热电偶测温结构，其特征在于，绝缘填充座(3)上设置有正极引线孔(34)和负极引线孔(35)；热电偶下外壳(4)包括绝缘填充座槽(40)，绝缘填充座槽(40)的底部中心位置处设置有引线引出孔(41)。

10.根据权利要求1所述的侵蚀型热电偶测温结构，其特征在于，正极引线(8)为直径0.2～0.5mm的钨-5％铼丝，负极引线(7)为直径0.2～0.5mm的钨-26％铼丝。

技术总结本发明公开了一种侵蚀型热电偶测温结构，将普通薄膜热电偶和侵蚀型热电偶的优点相结合，在制备功能膜前提前做好引线固定结构；制备普通薄膜热电偶时采用与功能膜材料热膨胀系数相近的陶瓷基底减小高温下的热应力，保证功能膜的质量，正负极功能膜分别制备在两块碳化硅陶瓷基底上，在功能膜表面制备碳化硅保护膜，将两个结构在镀膜面重合固定并在头部摩擦形成微小的热结，构造出侵蚀型热电偶结构，保证热结的快响应以及自更新特点，保护膜起绝缘和抗氧化双重作用；热电偶上外壳、绝缘填充座与热电偶下外壳用做侵蚀型热电偶与引线结构的固定与封装；本发明具有小型化、快响应、抗氧化、引线连接可靠等特点，可在瞬态高温测量领域广泛应用。技术研发人员：陈立,曹豪杰,田思彤,张小倩,李兴文受保护的技术使用者：西安交通大学技术研发日：技术公布日：2024/8/16