專利名稱：熱電變換器及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電子計(jì)量測試領(lǐng)域中的交流電壓測量敏感裝置，即熱電變換器，更具體地說，涉及一種寬頻帶(DC～2GHz)的源式多元熱電變換器。
測量交流電壓的熱電變換器有低頻、高頻、和寬頻帶三類。目前普遍采用的低頻熱電變換器均為多元熱偶形式，其多對熱偶采用絲狀線手工焊接而成。這種結(jié)構(gòu)與工藝使多對熱偶不能均勻分布，從而影響了測量精度。如

圖1所示，通常的低頻多元熱電變換器主要由一云母基底1、多元熱偶5、一根電阻加熱絲(或稱加熱帶)2以及加熱絲引出電極6構(gòu)成。多元熱偶5由幾十對熱偶串聯(lián)而成，通過引出端3、4與外部設(shè)備相連。電阻加熱絲2與多元熱偶5分別粘結(jié)在云母基底1的正、反兩面，多元熱偶5的熱端5a與電阻加熱絲2的位置相對應(yīng)，其冷端5b用散熱性能好的材料加以固定。這種多元熱電變換器的工作頻率范圍為10KHz～20KHz。當(dāng)頻率高于20KHz時，由于器件本身分布參量的影響而引入了較大的測量誤差。這種熱電變換器的熱電勢輸出的上限為16mv，因而影響了測量的靈敏度。
關(guān)于高頻交流電壓的測量器件，值得提及的是美國國家標(biāo)準(zhǔn)局研制出的測輻射熱電壓、電流標(biāo)準(zhǔn)(簡稱Bolovac)。Bolovac主要使用一種如圖2A、2B所示的薄膜熱變電阻(見美國國家標(biāo)準(zhǔn)局研究雜志Vol.72cNo.11968)。圖2A、2B分別為Bolovac薄膜熱變電阻的平面示意圖和沿圖2A中A-A′方向的剖面圖。由圖2A可見，聚脂薄膜或云母基底1上鍍敷有高純度的Pt或Ni，由此構(gòu)成雙薄膜電阻2a、2b，由Au或Ag真空蒸鍍形成的內(nèi)導(dǎo)體電極6a、6b分別與電阻2a、2b的內(nèi)、外兩側(cè)相連，基底1的中心有一個孔12以供該裝置與外接被測信號源直接接觸。將該薄膜熱變電阻裝在一直徑大于φ110毫米的高頻座內(nèi)，接入一電橋電路，即可測量輸入交流信號的電壓了。使用Bolovac測量10MHz以上的高頻電壓，其測量精度在±1%之內(nèi)。圖3簡單示出了用Bolovac測量交流電壓的工作原理圖。圖中，10代表接有高頻座的薄膜熱變電阻，R2a、R2b即對應(yīng)于雙薄膜熱變電阻2a和2b，C/2為高頻座的結(jié)構(gòu)電容。采用這種裝置進(jìn)行交流電壓的測量，不是使用熱電變換元件，而是根據(jù)交、直流替代法進(jìn)行計(jì)算，即通過雙薄膜熱變電阻在交、直流兩種情況下的電阻變化所引起的功率變化求出交流電壓。因此測量方法比較復(fù)雜，設(shè)備也比較龐大。此外，還存在著對薄膜熱變電阻的加工精度要求高的缺點(diǎn)。由于進(jìn)行測量時，薄膜熱變電阻的外導(dǎo)體要靠結(jié)構(gòu)電容進(jìn)行耦合，所以限制了測量精度的頻率范圍，其工作頻率的下限為10MHz。當(dāng)所測電流頻率較低時，高頻座的結(jié)構(gòu)電容不夠大，因而就會引入較大的誤差，例如，當(dāng)頻率為1MHz時，誤差即在1%以上。再則，這種裝置靈敏度不夠高，只能測量0.3v以上的電壓，如要測量0.3v以下的交流電壓，則要通過多次測量，使操作過程復(fù)雜化，因而不能滿足一般使用要求。
為了能較方便地測量交流電壓，發(fā)展了多種金屬薄膜熱電變換元件和半導(dǎo)體薄膜熱電變換元件，如日本安立公司生產(chǎn)的AL-59標(biāo)準(zhǔn)電平表和ME-642精密較準(zhǔn)接收機(jī)應(yīng)用的熱電變換元件即為半導(dǎo)體薄膜熱電變換元件，圖4即為由這種熱電變換元件構(gòu)成的熱電變換器的剖面示意圖，其中，標(biāo)號10代表熱電變換器所用的薄膜熱電變換元件。圖5A、5B和5C說明了上述薄膜熱電變換元件的具體結(jié)構(gòu)。由圖5A可見，聚脂薄膜基底1的一側(cè)表面(正面)上有電阻加熱帶2a和2b、內(nèi)導(dǎo)體電極11以及外導(dǎo)體電極6a、6b。它們是用真空蒸鍍以及光刻等方法微細(xì)加工而成的，各電阻加熱帶為中間向內(nèi)凹陷的長條狀;內(nèi)導(dǎo)體電極為圓形，它位于基底中心并與兩電阻加熱帶相接;外導(dǎo)體電極為扇形，它們位于電阻加熱帶外側(cè)并與之相連。在基底1的另一側(cè)表面(反面)上有用直流輝光放電法得到的半導(dǎo)體材料所形成的兩對熱偶5a和5b，以及用真空蒸鍍法形成的熱偶引出電極7a、7b。兩對熱偶的熱端5a′、5b′均位于與基底另一側(cè)的電阻加熱帶中心凹縮部位相對應(yīng)的地方。這種熱電變換器具有一同軸腔體21，在進(jìn)行電壓測量時，被測信號需通過同軸腔體21中的內(nèi)導(dǎo)體22(見圖4)輸入到聯(lián)結(jié)電阻加熱帶的內(nèi)導(dǎo)體11處，再經(jīng)過電阻加熱帶2a、2b及外導(dǎo)體電極6a、6b返回?；琢硪粋?cè)的兩對熱偶5a、5b的熱端受熱而產(chǎn)生出待測信號，由此方便地得出被測電流的交流電壓數(shù)值。
但是，這種表式結(jié)構(gòu)的電流傳輸距離大，從而限制了它的高頻頻響。當(dāng)工作頻率達(dá)到1GHz時，誤差即達(dá)到5～10%，因此遠(yuǎn)不能滿足高頻測量的使用。這種表式結(jié)構(gòu)存在的另一個問題是在用它作為標(biāo)準(zhǔn)來檢測其它電壓測量裝置時，必需使用一種復(fù)雜的三通裝置，因而不但使操作繁鎖、裝置復(fù)雜，而且還引入了不可忽視的失配誤差和傳輸誤差，影響了被檢表的測量精度。此外，由于使用了兩個如圖5A所示形狀的電阻加熱帶，不僅增加了對加工精度的要求，而且還造成了直流正反向差大(＞10-3)及交直流轉(zhuǎn)換誤差較大的缺點(diǎn)。這種薄膜熱偶元件只有兩對熱偶，熱電勢輸出最大僅可達(dá)10mv，所以影響了這種熱電變換器的靈敏度。
本發(fā)明就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的幾種交流電壓測量裝置的缺點(diǎn)而提出的。
本發(fā)明的第一個目的是提供一種在直流到2GHz的寬頻帶范圍內(nèi)均可進(jìn)行測量的高靈敏度、高測量精度的熱電變換器;
本發(fā)明的第二個目的是提供一種便于加工、應(yīng)用廣泛，并可方便地檢測多種電壓計(jì)量裝置的熱電變換器。
本發(fā)明的第三個目的是提供一種制造上述熱電變換器的方法。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種熱電變換器，它包括一熱電變換元件和一放置該元件的高頻座。所述熱電變換元件由邊緣有兩對稱于中心的定位孔、中心有一通孔的絕緣材料(如聚脂薄膜或云母)基底組成，該基底的一側(cè)表面上有用電阻溫度系數(shù)小、湯姆遜系數(shù)小的合金材料蒸鍍形成的兩個矩形條狀電阻加熱帶、位于電阻加熱帶內(nèi)側(cè)和中心導(dǎo)通孔外側(cè)的環(huán)狀內(nèi)導(dǎo)體電極(該電極通過中心通孔與基底另一側(cè)的環(huán)狀內(nèi)導(dǎo)體電極相連)，以及位于電阻加熱帶外側(cè)并與之相連的兩個扇形外導(dǎo)體電極;在基底的另一側(cè)表面上利用掩模蒸鍍形成有至少6對互相串聯(lián)并分別對稱于基底中心的向內(nèi)彎曲的弧形熱偶和兩個位于多對熱偶外側(cè)并分別與串聯(lián)熱偶引出端相連的扇形熱偶引出電極;各對熱偶的熱端均位于與電阻加熱帶相對應(yīng)的位置上。所述高頻座由一中心穿通的非磁性金屬(如電鍍Au或Ag的黃銅)制成的底座、兩個扇形中極板、內(nèi)導(dǎo)體、內(nèi)導(dǎo)體銷釘和壓環(huán)等組成。壓環(huán)通過螺紋擰入底座，將熱電變換元件固定在底座當(dāng)中。底座的一側(cè)有一L16型陰性輸入端口，另一側(cè)有一直徑大于薄膜熱電變換元件的孔，該孔在靠近外端的內(nèi)壁部分車有供壓環(huán)擰入的內(nèi)螺紋，孔的側(cè)壁上開有供中極板聯(lián)結(jié)引線通過的通孔，該孔的內(nèi)端底部有一孔徑等于熱偶元件外導(dǎo)體電極內(nèi)徑的柱形孔穿通到底座另一側(cè)的L16型陰性輸入端口。用于接入待測信號源的內(nèi)導(dǎo)體靠絕緣介質(zhì)(如聚四氟乙烯)支撐在底座中心的通孔內(nèi)。內(nèi)導(dǎo)體的直徑略大于熱電變換元件中心通孔的直徑并小于、等于其內(nèi)導(dǎo)體電極的外徑。內(nèi)導(dǎo)體的內(nèi)端面要放置得與中極板的外端面處在一個平面上，該端面有一直徑等于熱電變換元件中心通孔的螺紋孔，以供內(nèi)導(dǎo)體銷釘擰入或插入，內(nèi)導(dǎo)體銷釘?shù)闹睆叫∮凇⒌扔谥行耐椎闹睆?，其一端可車有螺紋或?yàn)閳A柱狀。底座內(nèi)導(dǎo)體借助于此銷釘與電阻加熱帶的內(nèi)導(dǎo)體電極達(dá)到良好的電學(xué)連接。兩個扇形中極板的內(nèi)徑和外徑分別等于薄膜熱電變換元件中扇形熱偶引出電極的內(nèi)徑和外徑，一外徑大于中極板外徑、內(nèi)徑等于中極板內(nèi)徑的環(huán)形絕緣介質(zhì)膜將中極板與底座隔開。薄膜熱電變換元件的兩個熱偶引出電極分別與兩個中極板壓接在一起。薄膜熱電變換元件蒸鍍有電阻加熱帶的一側(cè)朝向被檢表方向(即底座安裝壓環(huán)的一側(cè))放置。壓環(huán)為圓筒形，其外側(cè)車有與底座內(nèi)側(cè)相配合的螺紋，內(nèi)側(cè)車有內(nèi)螺紋，供更換各種形式的連接頭使用，這樣就能方便地與需進(jìn)行檢測的各種表的探頭相連。
下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對本發(fā)明的熱電變換器作詳細(xì)說明。
圖1A為現(xiàn)有技術(shù)的低頻熱電變換器的平面示意圖;
圖1B為圖1A所示元件沿A-A′方向的剖面示意圖;
圖2A為Bolovac薄膜熱變電阻的平面示意圖;
圖2B為圖2A所示元件沿A-A′方向的剖面示意圖;
圖3是簡略說明了Bolovac工作原理的示意圖;
圖4為現(xiàn)有技術(shù)中另一種熱電變換器的剖面示意圖;
圖5A、5B為圖4所示熱電變換器所用薄膜熱電變換元件的正、反兩面的平面示意圖;
圖5C為沿圖5A中A-A′方向的剖面圖;
圖6A為本發(fā)明的熱電變換器的剖面示意6B為圖6A中所示中極板及絕緣介質(zhì)膜的平面示意圖;
圖7A、7B為圖6A所示熱電變換器中的薄膜熱電變換元件正、反兩面的平面示意圖;
圖7C為沿圖7A的A-A′方向的剖面圖;
圖8為內(nèi)、外導(dǎo)體電極掩膜板的平面示意圖;
圖9為電阻加熱帶、掩模板的平面示意圖;
圖10為多元熱偶掩模板的平面示意圖。
如圖7A所示，本發(fā)明的薄膜熱偶元件由一絕緣材料(如毋)基底1構(gòu)成?；?為圓片狀，其邊緣有兩個對稱于圓片中心的定位孔9，中心有一通孔12。在基底1的正面、通孔12的周圍有由金真空蒸鍍形成的環(huán)形內(nèi)導(dǎo)體電極11，兩個扇形外導(dǎo)體電極6a和6b用同樣的方法和材料形成于基底外側(cè)，并相互對稱。近似為矩形條狀的薄膜電阻2a和2b位于內(nèi)導(dǎo)體電極11和外導(dǎo)體電極6a、6b之間，并與之相連。
圖7B說明了基底1另一側(cè)(反面)的結(jié)構(gòu)情況，通孔12的周圍有內(nèi)導(dǎo)體電極11，該電極經(jīng)中心通孔12與基底正面的內(nèi)導(dǎo)體電極11相連。兩扇形熱偶引出電極7a、7b與正面的外導(dǎo)體電極6a、6b位置相對應(yīng)，它們互相對稱于基底的中心。在熱偶引出電極7a、7b與內(nèi)導(dǎo)體電極11之間用蒸鍍方法形成至少6對互相串聯(lián)連接的熱偶，熱偶的熱端5a的位置與基底另一側(cè)的電阻加熱帶的位置相對應(yīng)，熱偶的冷端基本對稱于熱端聯(lián)成的聯(lián)線，每對熱偶均為向內(nèi)彎曲的弧形，該多個互相串聯(lián)的熱偶的兩端點(diǎn)8a、8b與熱偶引出電極7a、7b相連。各側(cè)的多對熱偶分布均勻、長度相等，并分別對稱于各矩形電阻加熱帶長度方向上的中點(diǎn)。各側(cè)的多個熱偶最好為奇數(shù)對，以便使其中間的一對熱偶的熱端恰好位于與各側(cè)電阻加熱帶長度方向的中點(diǎn)相對應(yīng)的地方。
圖7A、7B所示的熱電變換元件是借助于特殊設(shè)計(jì)的掩模板制備的。圖8、9分別為內(nèi)、外導(dǎo)體電極掩模15、電阻加熱帶掩模16的示意圖。掩模16在相應(yīng)于圖7A所示內(nèi)、外導(dǎo)體電極的位置上有一圓形通孔和兩個扇形通孔。掩模16在相應(yīng)于圖7A所示的兩個電阻加熱帶及內(nèi)導(dǎo)體電極的位置處開有一個近似矩形的通孔，該通孔的矩形的兩端為向內(nèi)彎曲的弧形，矩形長度略大于掩模板15中扇形外導(dǎo)體電極的內(nèi)徑。圖9為多元熱偶掩模板17的示意圖。掩模17在與圖7B所示的熱偶對中的一種金屬條相對應(yīng)的地方開有多個細(xì)長弧形孔，孔相應(yīng)于熱偶熱端的一端沿弧形略延伸0.1～0.2mm左右，孔在相應(yīng)于熱偶冷端的那端沿橫向延伸0.1～0.2mm左右，其中，兩最外側(cè)通孔與外導(dǎo)體電極內(nèi)圓邊的距離為0.3mm左右。兩最內(nèi)側(cè)通孔與內(nèi)導(dǎo)體電極外圓周的距離亦為0.3mm左右。將同樣形狀的上述掩模板以兩定位孔連線為軸翻轉(zhuǎn)180°即為相應(yīng)于熱偶另一種金屬條的掩模板，這兩塊掩模上的弧形孔組合起來，即可形成圖7B中所示的多對熱偶的形狀。各掩模板15～17，在與薄膜熱電變換元件的定位孔9相應(yīng)的位置均開有同樣的定位孔，以使加工時便于對準(zhǔn)操作。本發(fā)明的掩模板可由坡莫合金薄膜材料制成，其厚度為10～15μm。
圖6A為本發(fā)明熱電變換器的剖面示意圖。薄膜熱電變換元件10被壓環(huán)25壓接在高頻座內(nèi)，其內(nèi)導(dǎo)體電極11與內(nèi)導(dǎo)體22接觸，兩個扇形熱偶引出電極7a、7b分別和兩個扇形的中極板24接觸，內(nèi)導(dǎo)體銷釘29穿過薄膜熱偶元件10擰入或插入內(nèi)導(dǎo)體22內(nèi)端的孔內(nèi)，兩個中極板24上分別連有一根導(dǎo)線由底座側(cè)的通孔28通到高頻座外，將熱偶上的信號送到外部測量設(shè)備。中極板24與底座21由絕緣介質(zhì)膜23隔開，達(dá)到電絕緣。扇形中極板24和絕緣介質(zhì)膜23的形狀示于圖6B。待測信號由底座21的輸入端口進(jìn)入內(nèi)導(dǎo)體22，待檢表通過與壓環(huán)25螺紋連接的接頭(圖中未畫出)接入，與薄膜熱電變換元件的內(nèi)導(dǎo)體電極直接接觸，即可進(jìn)行被檢表和電壓的測量操作。
下面結(jié)合本發(fā)明的實(shí)施例來描述本發(fā)明熱電變換器及其所用熱電變換元件的制造工藝，以便進(jìn)一步說明本發(fā)明。
實(shí)施例1把加工清洗好的厚度為15～25μm的圓形聚酰亞胺薄膜基底裝在不銹鋼制的底模板上，基底直徑為30mm，其上開有兩個定位孔和一個中心孔，底模板上也開有與基底相同的定位孔，定位孔直徑為1mm左右。底模板尺寸只要大于薄膜基底的尺寸即可。
將由坡莫合金薄膜材料制成的掩模板16放在待蒸鍍的基底上，使掩模板、基底及底模板的定位孔對齊，并用緊固件通過定位孔將基底于掩模板固定住，然后將其裝入真空鍍膜機(jī)內(nèi)進(jìn)行真空蒸鍍，鍍膜機(jī)內(nèi)的蒸發(fā)源為電阻溫度系數(shù)小、湯姆遜系數(shù)小的合金材料(如卡碼合金)，蒸鍍結(jié)束即可得到寬0.1～0.2mm、長8mm左右厚1000A°左右的矩形條狀電阻加熱帶。加熱帶阻值根據(jù)需要通過取樣進(jìn)行控制。
從已蒸鍍好電阻加熱帶的基底上取下加熱帶掩模板16，把基底翻轉(zhuǎn)過來使其另一面朝上放在底模板上并放上多元熱偶掩模17，掩模板17的上、下兩邊各有7個條形熱偶通孔，通孔弧長為2.5～3mm，寬為0.1～0.2mm，兩通孔間距為0.2～0.3mm。將掩模板17、基底、壓摸板的定位孔對齊固緊，然后放入裝有Bi、Sb兩蒸發(fā)源的真空鍍膜機(jī)內(nèi)，首先真空蒸鍍一種蒸發(fā)源(Bi)，使其沿?zé)崤紬l長度方向上的電阻為1～1.5kΩ，停機(jī)后取出摸具，將掩模板17按兩定位孔的軸線轉(zhuǎn)動180°后再對其固緊，將此模具再裝入真空鍍膜機(jī)內(nèi)蒸鍍另一種金屬(如Sb)，同樣使其沿?zé)崤紬l長度方向上的阻值為1～1.5KΩ，這樣得到了14對Bi-Sb熱偶。
停止蒸鍍后取出摸具，掉掩模板17再換上電極掩模板15，其上內(nèi)導(dǎo)體電極孔的直徑為3.04mm，兩扇形電極孔的內(nèi)徑為7mm、外徑為28mm、兩扇形端部相距約1.5mm。把掩模板15和基底、壓模板對齊固緊后裝入真空鍍膜機(jī)內(nèi)，由金蒸發(fā)源在已有多元熱偶的基底上蒸鍍上圖形與掩模板15的通孔形狀相同的內(nèi)導(dǎo)體電極和熱偶引出電極，其厚度控制在5000°A～1μm。將一面已蒸鍍好電極的基底翻過來使有電阻加熱帶的一面朝上，再放上掩模板15，對齊固緊，用和上面同樣的方法蒸鍍上內(nèi)、外導(dǎo)體電極。
經(jīng)過上述工序的基底即為成形的薄膜熱電變換元件。將如此得到的元件通過外觀篩選，然后再在真空度為10-4乇以上、溫度為150℃的真空爐內(nèi)連續(xù)放置6小時后自然冷卻。對經(jīng)過上述老化過程的薄膜熱電變換元件進(jìn)行測試，去掉阻值不合乎要求的基底，就得到了本發(fā)明的熱電變換器所用的14元薄膜熱電變換器。
實(shí)施例2把已加工清洗好的具有兩定位孔和一個中心通孔的云母薄膜基底裝在具有同樣定位孔的底摸板上，基底直徑為30mm，厚度為25μm，使用具有相應(yīng)尺寸的掩模板15、16、17，其中掩模板17的上、下兩側(cè)各有15個條形熱偶通孔，通孔尺寸與實(shí)施例1相同，兩通孔間距為0.2mm左右。掩模板15的扇形孔內(nèi)徑為14mm。
用與實(shí)施例1同樣的步驟進(jìn)行蒸鍍，即可獲得本發(fā)明熱電變換器用的具有30對熱偶的30元薄膜熱電變換元件。把該元件放在用金加工得到的黃銅底座內(nèi)，由壓環(huán)、中極板、絕緣介質(zhì)膜將其壓緊在高頻座內(nèi)。底座、壓環(huán)、中極板、絕緣介質(zhì)膜的尺寸均與熱電變換元件相對應(yīng)。由此得到的熱電變換器可在直流到2GHz的頻率范圍內(nèi)進(jìn)行測量，且測量精度在30MHz時為10-6，1GHz時為0.2%，2GHz時仍＜1%。其輸出熱電勢為80mv。
本發(fā)明的熱電變換器克服了現(xiàn)有技術(shù)中幾種交流電壓測量裝置不能在寬頻帶上準(zhǔn)確測量、測量誤差大、靈敏度低、使用不方便及熱電變換元件加工工藝復(fù)雜等缺點(diǎn)。
本發(fā)明的熱電變換器為熱偶形式，不需要結(jié)構(gòu)電容與外電路耦合，而是直接進(jìn)行交、直流替代，所以可在DC～2GHz的頻率范圍內(nèi)進(jìn)行準(zhǔn)確測量。由于使用了矩形加熱帶和多元熱偶，所以其直流正、反向差小于10-4。此外，由于使用中心有導(dǎo)通孔的薄膜熱電變換元件而減小了電流傳輸距離，所以本發(fā)明的源式熱電變換器的測量精度高，例如，在低頻(30MHz以下)時測量精度為10-6，在高頻(30MHz～1GHz)時測量精度為0.2%。由于使用多元熱偶，所以本發(fā)明的熱電變換器靈敏度高，其熱電勢輸出可達(dá)60～100mv。此外，由于本發(fā)明的熱電變換器使用具有中心通孔的薄膜熱電變換元件和能方便地連接被檢表的壓環(huán)，因此，在檢測交流電壓表時使用方便，且應(yīng)用廣泛。本發(fā)明用于制造熱電變換器的熱電變換元件的方法簡單只需利用開有所需形狀通孔的掩模板進(jìn)行遮蔽式蒸鍍。從而克服了手工焊接方法或先蒸鍍、后光刻等微細(xì)加工方法的缺點(diǎn)，能便利地制造出微米級線條寬度的金屬薄膜熱電變換元件。
權(quán)利要求
1.一種熱電變換器，它包括一薄膜熱電變換元件和一放置該元件的高頻座；所述熱電變換元件由一絕緣材料制成的圓形基底組成，所述基底的一側(cè)有用電阻系數(shù)小、湯姆遜系數(shù)小的合金材料蒸鍍形成的電阻加熱帶，以及與電阻加熱帶相連的環(huán)形內(nèi)導(dǎo)體電極和兩個扇形外導(dǎo)體電極，基底的另一側(cè)有蒸鍍形成的金屬薄膜熱偶和與熱偶引出端相連的兩個扇形熱偶引出電極；所述高頻座由一中心穿通的非磁性金屬制底座、兩個非磁性金屬制扇形中極板、一個車有外螺紋的非磁性金屬制壓環(huán)及一個絕緣介質(zhì)膜組成，所述底座的一側(cè)有L16型陰性輸入端口，另一側(cè)有直徑大于薄膜熱電變換元件的孔，該孔外端的內(nèi)壁部分車有供壓環(huán)擰入的內(nèi)螺紋，內(nèi)端底部有一孔徑等于熱電變換元件外導(dǎo)體電極內(nèi)徑的圓柱形孔穿通到底座另一側(cè)，該孔的側(cè)壁上有一通孔，供中極板聯(lián)結(jié)引線通過，底座內(nèi)有一由絕緣介質(zhì)支撐在中心通孔內(nèi)的非磁性金屬制內(nèi)導(dǎo)體；其特征在于在所述薄膜熱電變換元件的基底邊緣有兩個對稱于中心的定位孔，在其中心有一通孔。
2.一種如權(quán)利要求1所述的熱電變換器，其特征在于所述基底一側(cè)至少形成有6對互相串聯(lián)并分別對稱于基底中心的向內(nèi)彎曲的熱偶。
3.一種如權(quán)利要求2所述的熱電變換器，其特征在于所述電阻加熱帶基本為矩形。
4.一種如權(quán)利要求3所述的熱電變換器，其特征在于所述多對熱偶的熱端均位于與電阻加熱帶相對應(yīng)的位置上。
5.一種如權(quán)利要求4所述的熱電變換器，其特征在于所述基底形成有熱偶的一側(cè)，在中心部位有一環(huán)形內(nèi)導(dǎo)體電極，該電極通過基底中心通孔與基底另一側(cè)的內(nèi)導(dǎo)體電極相連。
6.一種如權(quán)利要求5所述的熱電變換器，其特征在于所述底座中的內(nèi)導(dǎo)體的內(nèi)端面與置于底座一側(cè)孔內(nèi)的中極板的外端面處于一個平面，且該端面上有一直徑等于所述薄膜熱電變換元件中心通孔直徑的螺紋孔。
7.一種如權(quán)利要求6所述的熱電變換器，其特征在于所述薄膜熱電變換元件與內(nèi)導(dǎo)體通過一非磁性金屬制的內(nèi)導(dǎo)體銷釘達(dá)到電連接。
8.一種如權(quán)利要求7所述的熱電變換器，其特征在于所述壓環(huán)內(nèi)側(cè)有供更換被檢表的連接頭用的內(nèi)螺紋。
9.一種熱電變換器的制造方法，它包括下列步驟(1)用機(jī)械加工方法制造出高頻座的底座、壓環(huán)、中極板、絕緣介質(zhì)膜、內(nèi)導(dǎo)體、內(nèi)導(dǎo)體銷釘及絕緣材料制的圓形基底;(2)在清洗好的基底的一側(cè)真空蒸鍍上一矩形條狀電阻加熱帶;(3)在基底另一側(cè)蒸鍍上至少6對熱偶的一種金屬條;(4)在基底該側(cè)蒸鍍熱偶的另一種金屬條;(5)在基底該側(cè)蒸鍍上金的內(nèi)導(dǎo)體電極和熱偶引出電極;(6)在基底有加熱帶的一側(cè)蒸鍍形成金的內(nèi)、外導(dǎo)體電極;(7)將經(jīng)過(2)～(6)工序的基底蒸鍍有熱偶的一側(cè)朝向內(nèi)地由壓環(huán)擰入底座而安裝在高頻座內(nèi)，其特征在于基底兩熱偶引出電極分別對應(yīng)于兩中極板，絕緣介質(zhì)膜放在中極板下使之與底座絕緣，內(nèi)導(dǎo)體銷釘穿過薄膜元件中心通孔進(jìn)入內(nèi)導(dǎo)體端面上的螺紋孔內(nèi)。
10.一種如權(quán)利要求9所述的熱電變換器的制造方法，其特征在于其中(2)～(6)的蒸鍍步驟是利用一種上面加工有所需形狀通孔的掩模板作遮蔽而完成的。
11.一種如權(quán)利要求9所述的熱電變換器的制造方法，其特征在于所述掩模板是用坡莫合金制備的。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種熱電變換器，更具體地說，涉及一種寬頻帶的源式多元熱電變換器。它由一熱電變換元件和高頻座構(gòu)成，所述熱電變換元件包括中心有一通孔的絕緣材料基底，基底一側(cè)蒸鍍形成有一個電阻加熱帶、與加熱帶連接的一個環(huán)形內(nèi)導(dǎo)體電極、兩個扇形外導(dǎo)體電極，基底另一側(cè)蒸鍍形成有多元熱偶，及與另一側(cè)內(nèi)導(dǎo)體電極相連的環(huán)形內(nèi)導(dǎo)體電極和兩個扇形熱偶引出電極。本發(fā)明的熱電變換器測量精度高、靈敏度高、使用方便。
文檔編號H01L35/34GK1036299SQ8810171
公開日1989年10月11日 申請日期1988年4月1日 優(yōu)先權(quán)日1988年4月1日
發(fā)明者郭存林 申請人:中國計(jì)量科學(xué)研究院