本發(fā)明屬于傳感器，具體地，涉及一種適用于高溫環(huán)境下測量的二維電阻型傳感器陣列。

背景技術：

1、傳感器陣列是將一組傳感器通過合理的布局方式形成整體的系統(tǒng)，用于實現(xiàn)對溫度、壓力等物理參數(shù)在二維維度上的測量。相較于單一傳感器，傳感器陣列為觀測增加了新的維度，擺脫只能測量離散數(shù)據(jù)點的缺陷，獲取更多參數(shù)信息并且大大減少所需接口數(shù)量。隨著航空航天、氣象測試、武器裝備等領域研究的進一步深入，以及諸如生物醫(yī)學、人工皮膚、智能織物等熱門領域的興起，單一的傳感器便難以滿足諸如動態(tài)范圍、測量維度等需求，傳感器陣列的重要性日益增加，開始廣泛的運用到各種工業(yè)行業(yè)的測量環(huán)境中。

2、在諸如航空航天、動力機械、武器裝備等領域，設備的監(jiān)測和診斷始終使其發(fā)展過程中的重要問題，這類應用場景下內部參數(shù)場分布分布特征很強，傳統(tǒng)單一的傳感器提供的低密度離散點信息很難對設備運行狀態(tài)進行有效準確地監(jiān)測。而通過二維傳感器陣列測量物體表面的物理參數(shù)，能夠得到高密度的二維分布的數(shù)據(jù)，對溫度、壓力等物理參數(shù)的二維分布進行精準的測量，為參數(shù)感知與狀態(tài)監(jiān)測提供更豐富、更高密度的可信信息。

3、但是在現(xiàn)有技術中，傳感器陣列的使用領域僅限于常溫范圍內的參數(shù)測量，對于大量現(xiàn)實中的工業(yè)測量環(huán)境，其溫度非常高，現(xiàn)有的傳感器陣列無法滿足這樣惡劣環(huán)境下的測量需求。

4、現(xiàn)有的傳感器陣列系統(tǒng)多用于智能機器人、人工皮膚、智能織物等領域，局限于常溫范圍內的參數(shù)測量。但是對于航空航天、動力機械等重要工業(yè)行業(yè)中，其測量環(huán)境通常都伴隨著極高溫度、高速流動等極其惡劣的條件，目前尚未有二維傳感器陣列用于高溫條件或者相關問題中的測量，原有的高溫測量方法通過對局部的單點進行測量，十分容易造成對當前工作狀態(tài)的誤判，進而提高維護成本，甚至造成重大損失。而增加離散傳感器又將增加大量傳感器線纜，嚴重增加各類機械設備整機質量負擔。

技術實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術存在的不足，本發(fā)明基于電阻型傳感器陣列基本原理，為進一步擴大電阻型傳感器陣列在高溫測量環(huán)境下的應用范圍，提高測量精度，提出了一種適用于高溫環(huán)境下測量的二維電阻型傳感器陣列，及耐高溫傳感器陣列精確測量算法，能夠應用于高溫測量環(huán)境下被測表面二維參數(shù)場分布的精確測量。

2、本發(fā)明通過以下技術方案實現(xiàn)：

3、一種適用于高溫環(huán)境下測量的二維電阻型傳感器陣列：

4、所述二維電阻型傳感器陣列包括基底、陣列電路、接線端電路及絕緣保護層；

5、所述基底用于承載陣列電路與接線端電路，并與基底實現(xiàn)隔離，所述基底還設置有基底絕緣通孔用于兩側電路連接；

6、所述陣列電路包括正面?zhèn)鞲衅麝嚵屑氨趁娴慕泳€端電路，分別用于傳感器功能實現(xiàn)以及與外部驅動采集系統(tǒng)的連接，

7、所述絕緣保護層用于傳感器陣列整體的封裝與絕緣保護。

8、進一步地，所述基底為絕緣材料，非絕緣材料則在正反面設置有基底絕緣層，

9、所述正面?zhèn)鞲衅麝嚵邪M向導線、縱向導線、傳感器單元及節(jié)點絕緣層；

10、其中橫向導線與傳感器單元為底層，直接設置在基底表面絕緣層之上，中間由節(jié)點絕緣層實現(xiàn)隔離，所述節(jié)點絕緣層用于橫向導線與縱向導線交叉部位絕緣；

11、縱向導線為頂層，設置于節(jié)點絕緣層之上，通過節(jié)點絕緣層上設置的節(jié)點絕緣層通孔，實現(xiàn)與傳感器單元的連接。

12、進一步地，所述橫向導線與縱向導線均為條形導線電路，橫向導線與縱向導線形成交叉的格狀結構，傳感器單元布置在方格區(qū)域內，傳感器單元為雙電極傳感器，一端與鄰近橫向導線連接，另一端通過節(jié)點絕緣層預留空白與鄰近縱向導線連接。

13、進一步地，橫向導向與縱向導線兩端延伸至基底絕緣通孔位置，背面接線端電路通過基底絕緣通孔與正面?zhèn)鞲衅麝嚵羞B接，并設置有與外部連接的接線電極，用于外部驅動信號的輸入以及測量信號的輸出。

14、進一步地，所述傳感器陣列中，電路與傳感器單元均為厚膜或薄膜結構，對于厚膜電路，單層電路結構厚度在10μm以下；對于薄膜電路，厚度在1μm以下；

15、所述橫向導線與縱向導線寬度在0.5到5mm之間，所述傳感器單元為蛇形結構，其寬度在10μm到0.5mm之間。

16、一種適用于高溫環(huán)境下測量的二維電阻型傳感器陣列的制備方法：

17、所述方法包括以下步驟：

18、步驟1，在基底上開設基底絕緣通孔，如果基底為非絕緣材料，則需要在基底兩側表面制備基底絕緣層；

19、步驟2，在基底的正面表面設置橫向導線及電阻型傳感器；

20、步驟3，在橫向導線及電阻型傳感器上層設置節(jié)點絕緣層；

21、步驟4，在節(jié)點絕緣層上層設置縱向導線；

22、步驟5，在基底的背面表面設置接線端電路，并在基底絕緣通孔填充導電材料連通兩側電路；

23、步驟6，在基底的正面設置絕緣保護層，完成傳感器封裝。

24、一種電子設備，包括存儲器和處理器，所述存儲器存儲有計算機程序，所述處理器執(zhí)行所述計算機程序時實現(xiàn)上述方法的步驟。

25、一種計算機可讀存儲介質，用于存儲計算機指令，所述計算機指令被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)上述方法的步驟。

26、本發(fā)明有益效果

27、本發(fā)明解決傳感器了陣列工作溫度上限低的問題，實現(xiàn)在高溫測量條件下精確測量的功能，提高對高溫被測對象測量結果的信息密度并大大減少接線端口數(shù)量；

28、本發(fā)明所設計的陣列能夠在高溫1000℃下還可以精確使用，這個是目前的傳感器陣列做不到的。

技術特征：

1.一種適用于高溫環(huán)境下測量的二維電阻型傳感器陣列，其特征在于：

2.根據(jù)權利要求1所述傳感器陣列，其特征在于：

3.根據(jù)權利要求2所述傳感器陣列，其特征在于：

4.根據(jù)權利要求3所述傳感器陣列，其特征在于：

5.根據(jù)權利要求4所述傳感器陣列，其特征在于：

6.一種根據(jù)權利要求1至5中任意一項所述的適用于高溫環(huán)境下測量的二維電阻型傳感器陣列的制備方法，其特征在于：

7.一種電子設備，包括存儲器和處理器，所述存儲器存儲有計算機程序，其特征在于，所述處理器執(zhí)行所述計算機程序時實現(xiàn)權利要求6中所述方法的步驟。

8.一種計算機可讀存儲介質，用于存儲計算機指令，其特征在于，所述計算機指令被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)權利要求6中所述方法的步驟。

技術總結
本發(fā)明提出了一種適用于高溫環(huán)境下測量的二維電阻型傳感器陣列，屬于傳感器技術領域，電阻型傳感器陣列包括基底、陣列電路及絕緣保護層，陣列電路包括正面?zhèn)鞲衅麝嚵屑氨趁娼泳€端電路，正面?zhèn)鞲衅麝嚵邪M向導線、縱向導線、傳感器單元及節(jié)點絕緣層，傳感器單元為雙電極傳感器，其兩端電極分別與橫向導線和縱向導線連接，節(jié)點絕緣層用于橫向導線與縱向導線交叉部位絕緣，電阻型傳感器陣列均為厚膜或者薄膜電路；本發(fā)明能夠在測量大量的二維分布物理參數(shù)場的同時大量減少外部連接端口的數(shù)量，其制作材料和封裝工藝可以實現(xiàn)對各種高溫、高壓、高振動惡劣環(huán)境下的測量，并最大限度的減少對被測對象侵入所造成的影響。

技術研發(fā)人員：鮑文,范宇杰,于天澤,張軍龍
受保護的技術使用者：哈爾濱工業(yè)大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/19