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熱流傳感器技術：印刷熱電堆導體與蝕刻和電鍍導體
熱流密度傳感器技術綜述
Hukseflux的箔式熱流傳感器包含全金屬“蝕刻和電鍍”熱電堆導體。競爭車型使用由印刷金屬填充油墨制成的熱電堆導體。Hukseflux的測試揭示了潛在的缺點，特別是使用金屬填充油墨制造的熱流傳感器的不穩定性。*不穩定的傳感器不能可靠地執行準確和可重復的測量。用戶可以通過監測熱流傳感器的電阻來檢測穩定性問題。
*實驗在Hukseflux FHF系列模型以及從印刷熱流傳感器領先供應商處購買的傳感器上進行。測試結果可能不適用于其他制造商生產的傳感器或改進制造技術的傳感器。基于蝕刻和電鍍制造技術的傳感器在彎曲和高溫暴露下穩定
基于金屬填充油墨的傳感器必須小心處理，即使在輕微暴露下也可能存在穩定性問題。
基于金屬填充油墨的傳感器在彎曲和高溫下可能有不同的失效機制。比較測試結果時，所有測試中的電阻都會增加，而一個測試中的靈敏度會增加，另一個測試的靈敏度會降低。
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介紹
熱流傳感器測量薄層材料上的溫差。它們通常采用熱電堆，通過制造兩個不同導體（通常是金屬合金）的交替圖案來制造熱電堆。請參見下面的圖2。
熱流測量-傳感器熱到冷流量
圖2熱流傳感器原理：傳感器包含由兩種金屬合金交替圖案組成的熱電堆。
印刷撓性電路
印刷柔性電路通常用于許多應用。這些電路中使用的導電油墨由填充有小導電顆粒（通常為銅、鎳或銀）的塑料基材組成。使用帶有通孔的電路，并用兩種不同的導電油墨填充交替的孔，可以構建熱電堆。另見美國專利10 393 598。
使用印刷技術制作的熱電堆特寫
圖3使用打印技術創建的熱電堆熱流傳感器的特寫。兩種不同的金屬填充導電油墨被印刷到通孔中。
蝕刻和電鍍
蝕刻和電鍍技術使用金屬箔作為基材。通過蝕刻材料，并局部鍍上另一種金屬，可以構建熱電堆。
使用蝕刻和電鍍技術制作的熱電堆熱流傳感器特寫
圖4使用蝕刻和電鍍技術制作的熱電堆熱流傳感器的特寫。傳感器的塑料基材局部電鍍并編織出連續的全金屬痕跡。
差異：傳感器穩定性
兩個實驗揭示了這兩種技術之間的差異。它們解決了傳感器穩定性的潛在問題，即靈敏度的變化。
高溫暴露下的穩定性
彎曲穩定性
不穩定的傳感器隨著時間和使用而變得越來越不可靠。因此，校準證書中給出的靈敏度不確定度不再有效。正確看待測試結果：所有相關傳感器的校準不確定度為5%。只有少數幾個百分點的不穩定性是顯著的。
測試結果
在25 x 10的管道周圍彎曲1次后，在20℃下測試傳感器的靈敏度⁻3 m半徑，暴露于高溫24小時后。傳感器首先暴露于120℃，然后暴露于150℃。150˚C高于印刷傳感器的額定工作范圍，僅用于指示在額定120˚C范圍內長期暴露期間可能發生的情況。靈敏度的變化均與Hukseflux在20℃下進行的初始測量有關，均在平坦表面上進行。在確定靈敏度時，測量變化的能力具有約1%的再現性，表明可以有意義地檢測到3%的變化。在這個實驗中，絕對精度不是一個因素。
表1基于兩種制造技術的熱流傳感器靈敏度和內阻穩定性測試。測試在高溫暴露24小時前后以及彎曲前后進行。傳感器的額定長期使用溫度高達120˚C，并以“柔性”出售，賣家確認：“適合彎曲1.25 x 10⁻³m半徑”。變化都與測試開始時的變化有關，正值表示測試后的值較高。
傳感器技術
測驗
靈敏度永久變化
電阻的永久變化
[姓名]
[（V/（W/m²）/（V/
[Ω / Ω]
銘記在心的
彎曲半徑
25 x 10⁻立方米
無法檢測（<3%）
< 2 %
印刷的
彎曲半徑
25 x 10⁻立方米
-7 %
+11 %
銘記在心的
120攝氏度
無法檢測（<3%）
< 2 %
印刷的
120攝氏度
+ 6 %
+ 250 %
銘記在心的
150攝氏度
無法檢測（<3%）
< 2 %
印刷的
150攝氏度
+ 16 %
+ 1200 %
結論
基于蝕刻和pl的傳感器 |
