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Ag/Ni热电偶
来源:薄膜压力传感器 | 发布时间:2021/4/8 16:51:00 | 浏览次数:

设计

传感器布局如图1a所示,其中Ag-Ni热电堆围绕中心电极对称布置

镍加热器。介质在传感器表面流动所引起的对流换热影响传感器的性能

加热器产生的温度场。一方面,靠近加热器的热接点温度

另一方面,水流下游的整体温度高于周边温度。

不同的温度导致上下游方向的两个热电压UD,UU。每个电压为

与内外温差成正比。

如图1b所示,有限元模拟显示,对于恒定的加热功率,热电堆的总和

作为输出信号的电压仅适用于约v<2 m/s的低流量范围,以补偿有效的

对流冷却在较高的流速下,加热功率必须通过电子调节器进行适当调节

控制器。选择热电堆电压之和作为工艺参数进行控制,

由下式得出:

(a) (二)

图1:(a)传感器布局示意图。银和镍金属薄膜沉积在载体箔上。金属膜形成两个热电堆

围绕中心镍加热器对称布置。铝箔的长度可以调整,以适应不同的风道几何形状。(b) 彩色编码

采用三维有限元法模拟了加热器功率为100mw,最大流速为100mw时的温度分布

vmax的正x方向=0.5 m/s。

832 H.Steiner等人。/媒体工程168(2016)830–833

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, (1)

该电压与中央加热器和中央加热器周围的平均温度差成比例

箔材外围的平均温度􀀧T􀀠TI􀀐TO。

热电堆在75μm厚的柔性PET载体箔上丝网印刷(图2)。广告

银件采用热固性丝网印刷浆料,镍浆料采用电介质制备

制备了平均粒径≤20μm的Ag/Ni热电偶和热电堆

两步法。通常情况下,首先印刷银部件,并在50℃下短暂干燥。然后对镍结构进行分析

补充。选用Ag/Ni热电偶是由于其优越的热电性能和耐腐蚀性

两种金属的稳定性。测量平均线宽为300μm和500μm,高度为

分别用10μm和2μm对Ni和Ag路径进行定量。实验测定了Seebeck系数

在先前的工作[8]中确定了室温下的S=11.5μV/K。

三。测量和结果

图3a描述了测量和评估方法的示意性概念。亚克力玻璃管

总长度为82 cm,直径为5 cm的流道被用作丝网印刷的特征

传感器。风机安装在管道的一端,以建立一个稳定和明确的气流。A

PC控制的电源调节风扇的电压,从而设置通道中的流速。这个

选择的风机类型可使平均流速在0.5至3.5 m/s范围内

传感器位于管道中间,通过加热器UH的电压用数字传感器测量

万用表由PC机控制,每个流速值和流量值记录100个测量点

所得平均值用于绘制传感器的输出特性。

采用常规PI控制器建立恒温差运行模式

ΔT。热电堆电压UU+UD之和,与ΔT成正比,首先经过低通滤波、放大

然后与参考值Uref~ΔTref进行比较。控制器调整加热器电压,从而

加热功率,直到达到所需的温差。电压与流量成正比

如图3b所示,速度和表现出严格增加的行为,这与有限元法非常一致

模拟。

图2:丝网印刷传感器的照片。镶嵌物描绘了围绕中心的热连接区域的显微照片

加热器元件。大的接触垫位于传感器的每一端,以便在测试过程中建立足够的电气连接

流道内的特性。

H.Steiner等人。/媒体工程168(2016)830–833

4结论

介绍了一种基于丝网印刷热电堆的风管流量传感器。安

Ag/Ni热电偶被印刷在PET载体箔上,其中两个热电偶围绕一个金属片对称排列

中央镍加热器。传感器的长度可以调整为跨距

 
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