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柔性基板上的絲網印刷熱電偶陣列
狀態監測基板†
馬塞爾·諾爾*、克里斯蒂娜·奧芬策勒、伯恩哈德·梅爾霍夫、伯恩哈德·雅克比和
沃爾夫岡·希爾伯
微電子與微傳感器研究所，約翰內斯開普勒大學，4040林茨，奧地利；
†于2018年9月9日至12日在奧地利格拉茨舉行的2018年歐洲傳感器大會上發表。
出版日期：2018年11月30日
文摘：本文討論了在柔性電路板上實現全印刷熱電偶陣列的方法
用于狀態監測應用的基板。炭黑熱電偶陣列
用絲網印刷法在PET箔上制備了銀，并對其進行了表征
溫度為150°C。以確保熱電偶不會因以下原因產生雜散電壓：
研究了柔性基板變形對箔材變形的交叉敏感性
也被調查過。最后，作為一個測試案例，分析了塑料棒在加熱板上的溫度梯度
單端用熱電偶陣列測量。
關鍵詞：絲網印刷溫度傳感器；柔性熱電偶陣列；狀態監測
1.簡介
汽車和其他工業部門都對制造更多的機器感興趣
高效和更精確，以減少成本和維護工作。為此，傳感器
在過去的幾年里，傳感器系統已經得到了改進，并引起了人們的興趣，例如，對于條件和
敏感或關鍵機器部件的故障監測[1–3]。許多系統過熱
在它們失效之前，溫度監測可以用來預測失效，降低功率和壓力
在機器損壞之前。為了獲得機器的熱像
如果部件位于機器外部，則紅外攝像機是最佳選擇之一，而
當部件位于機器內部時不適用。此外，紅外線
成像是一種非常昂貴的溫度監測方法。一個低成本的選擇是
使用位于感興趣點的熱電偶或熱敏電阻進行溫度監測。作為
熱電偶對變形和壓力的敏感度不如熱敏電阻[4,5]
溫度傳感器是低成本、快速熱狀態下最有前途的替代品
監測。這項工作涉及實現一個低成本的方法，熱成像使用
熱電偶作為陣列布置中的傳感元件，其中熱電偶是屏蔽的
使用兩種商用絲網印刷油墨印刷在柔性PET箔上。這個
在陣列布置中使用熱電偶的優點是減少了所需的
連接。在這種情況下，對于8個熱電偶，連接數量可以從16個減少
到九個連接。
2.材料和方法
制造的熱電偶是基于兩種商用絲網印刷油墨
銀色墨水Loctite-EDAG-PF-050-E&C和碳黑墨水Loctite-EDAG-PR-406-B-E&C。八
2018年會議記錄，2，803，第2頁，共4頁
一排排的銀路徑在末端被一行炭黑交叉，形成一個八行的陣列
熱電偶。這樣的安排有助于讀出八個熱電偶只用九個
連接而不是16個，這是一個優勢，當應用程序的空間
接線受限。首先，碳黑油墨是絲網印刷到聚酯箔上使用90
線/cm網，并在150°C下固化30分鐘。隨后，使用120°C印刷銀
螺紋/cm絲網，并在150°C下固化30分鐘。圖1a描述了絲網印刷熱電偶
在寵物箔上。銀線在末端與炭黑線接觸，從而形成八條
等距熱電偶。3D打印外殼中的彈簧加載觸點用于
熱電偶的電氣連接。制造的熱電偶也適用于
例如，通過頂部箔的層壓來嵌入。由一個電壓表使用
切換銀色連接的多路復用器。
（a） （二）
圖1.（a）熱電偶陣列由一條炭黑線和八條線交叉組成
印在聚酯箔上的銀(b） 在隨后的四次測量中記錄熱電偶輸出
接頭溫度高達150°C，而端子溫度保持在25°C，導致溫度升高
差值ΔT為125°C。
3.實驗結果
在試驗中，熱電偶的特性在150°C的溫度下進行
將熱電偶接頭加熱至150°C，同時將接頭保持在25°C的鉆機
使用水回火鋁塊。達到的溫差 |
