技术摘要：
本发明属于瞬态温度测量相关技术领域，其公开了一种用于瞬态温度测量的可更新轴状薄膜热电偶及其制作方法，热电偶包括第一半圆柱基体、第二半圆柱基体、第一热电极、第二热电极、铠装套筒及金属导通膜；第一半圆柱基体与第二半圆柱基体共同用于夹持第一热电极及第二热  全部
背景技术：
无论是在工业测量领域，还是科研领域，对瞬时动态温度测量都是非常重要的，瞬 态温度测量是传热计算、热应力计算、安全性能评估等研究过程中不可或缺的数据。 热电偶作为一种性能优良的温度传感器，在现代测温技术中得到了广泛的应用。 测温时，被测对象与热电偶热结点达到温度平衡时的温度为被测对象的温度，由于实际测 量过程中，传热速度受到热结点热容量的影响，热电偶的响应会存在迟滞。对于稳态温度的 测量，使用普通的热电偶即可满足要求，但是用于测量温度变化速度极快的瞬态温度信号 时，热电偶的响应速度必须足够快。普通热电偶的热结点是球形的，球形热结点是通过焊接 制成的，只能通过采用直径小的偶丝提高响应速度，工艺上无法大幅度降低热结点的直径， 响应速度也无法得到大幅度的提高。薄膜热电偶的时间常数与薄膜厚度成正比，降低薄膜 的厚度可以降低薄膜热电偶的时间常数，目前现有的薄膜制备技术可以制备厚度从数纳米 到数百微米不等的金属或者非金属薄膜，因此薄膜热电偶的响应速度可以做到极高，快速 响应热电偶按照结构可以分为薄膜热电偶和轴状热电偶。 薄膜热电偶如专利CN  104406706  A所描述的一种在绝缘基板上直接蒸镀热电极 材料薄膜，通过两种热电极材料的搭接形成热电偶；但是这种热电偶还在实验室研究阶段， 在实际的工程测量中难以实现平面绝缘基板的安装，离工业应用还有很大的距离。轴状热 电偶如专利CN  103245430  A所描述的一种用于测量瞬态温度的针状同轴薄膜热电偶，这类 热电偶以外部的套管为热电偶的一极，穿过中心孔的热电偶丝作为另外一极，在中心热电 极上覆盖绝缘层实现电极间的绝缘；再如专利CN  206974557  U所描述的轴状薄膜热电偶， 通过在半圆柱基体上制备特定形状的热电极薄膜，再通过半圆柱结构扣合形成圆柱形的热 电偶，该专利中描述的热电偶的热结点是10mm×2mm的轴向热结点，其响应速度会受到很大 的限制。
技术实现要素：
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种用于瞬态温度测量的可 更新轴状薄膜热电偶及其制作方法，其采用金属导通膜实现第一热电极及第二热电极之间 的连接，可以测量各类瞬态温度，具有响应速度快、结构简单、使用寿命长、体积小、测温范 围宽、精度高、防水防油等优点。 为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种用于瞬态温度测量的可更 新轴状薄膜热电偶，所述热电偶包括第一半圆柱基体、第二半圆柱基体、第一热电极、第二 热电极、铠装套筒及金属导通膜；其中， 所述第一半圆柱基体与所述第二半圆柱基体共同用于夹持所述第一热电极及所 3 CN 111595475 A 说　明　书 2/4 页 述第二热电极，且两者均收容于所述铠装套筒内；所述金属导通膜设置在所述铠装套筒收 容所述第一半圆柱基体及所述第二半圆柱基体的一端上，所述第一半圆柱基体及所述第二 半圆柱基体通过所述金属导通膜实现电连接；所述第一热电极远离所述金属导通膜的一端 及所述第二热电极远离所述金属导通膜的一端依次穿过所述铠装套筒而凸出于所述铠装 套筒。 进一步地，所述薄膜热电偶还包括堵头，所述堵头安装在所述铠装套筒的另一端， 所述第一热电极及所述第二热电极均穿过所述堵头。 进一步地，所述第一半圆柱基体的表面及所述第二半圆柱基体的表面均制备有绝 缘膜。 进一步地，所述金属导通膜的厚度为3～6微米，其材料为金。 进一步地，所述第一半圆柱基体的半径与所述第二半圆柱基体的半径相同，所述 铠装套筒为圆柱筒状，其半径与所述第一半圆柱基体的半径相同。 进一步地，所述铠装套筒内设置有定位台阶，所述定位台阶为圆环状，其用于对所 述第一半圆柱基体及所述第二半圆柱基体进行轴向定位；所述铠装套筒形成有热电偶腔及 填胶腔，所述定位台阶位于所述热电偶腔与所述填胶腔之间，且三者相连通。 进一步地，所述第一半圆柱基体及所述第二半圆柱基体收容于所述热电偶腔内， 所述填胶腔内填充有高温导热胶，以固定所述第一热电极及所述第二热电极；所述堵头部 分的收容在所述填胶腔以封堵所述填胶腔。 进一步地，所述定位台阶开设有注胶孔，所述注胶孔与所述热电偶腔、所述填胶腔 均相连通。 按照本发明的另一个方面，提供了一种用于瞬态温度测量的可更新轴状薄膜热电 偶的制作方法，所述制作方法包括以下步骤：首先，将所述第一热电极及所述第二热电极通 过所述第一半圆柱基体及所述第二半圆柱基体固定后装入所述铠装套筒内；接着，在所述 第一半圆柱基体及所述第二半圆柱基体的端面制备金属导通膜，所述金属导通膜电性连接 所述第一热电极及所述第二热电极。 进一步地，所述第一半圆柱基体、所述第二半圆柱基体与所述铠装套筒通过点焊 形成的第二焊点相互固定；制备所述金属导通膜之前还包括向所述铠装套筒内充注耐高温 导热胶的步骤。 总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，本发明提供的用 于瞬态温度测量的可更新轴状薄膜热电偶及其制作方法主要具有以下有益效果： 1 .所述金属导通膜设置在所述铠装套筒收容所述第一半圆柱基体及所述第二半 圆柱基体的一端上，所述第一半圆柱基体及所述第二半圆柱基体通过所述金属导通膜实现 电连接，当热结点长时间使用失效后，通过研磨测温端端面，重新制备所述金属导通膜，可 以使其具有极长的使用寿命。 2.所述金属导通膜的材料为金，使热结点具有优良的抗高温氧化性能和耐腐蚀性 能；所述金属导通膜的厚度为3～6微米，具有很小的热容量，很容易与被测对象的温度达到 热平衡，实现可更新轴状薄膜热电偶的快速响应。 3.所述薄膜热电偶的结构简单，体积较小，测量范围宽，精度高，适用性较好。 4.所述制作方法的流程简单，易于实施，有利于推广应用。 4 CN 111595475 A 说　明　书 3/4 页 附图说明 图1是本发明提供的用于瞬态温度测量的可更新轴状薄膜热电偶的分解示意图； 图2是图1中的用于瞬态温度测量的可更新轴状薄膜热电偶的铠装套筒的剖视图； 图3是图1中的用于瞬态温度测量的可更新轴状薄膜热电偶沿一个角度的示意图； 图4是图1中的用于瞬态温度测量的可更新轴状薄膜热电偶的半圆柱状基体的结 构示意图； 图5是图1中的用于瞬态温度测量的可更新轴状薄膜热电偶的立体示意图。 在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1-第一半圆柱 基体，2-第二半圆柱基体，3-第一热电极，4-第二热电极，5-铠装套筒，5a-注胶孔，5b-定位 台阶，5c-热电偶腔，5d-填胶腔，6-堵头，7-金属导通摸，8a-第一焊点，8b-第二焊点。