一种传感器及测温装置的制作方法

本申请属于传感器技术领域，尤其涉及一种传感器及测温装置。

背景技术：

红外线传感器是将物体发射的红外线具有的辐射能转变成电信号，红外线辐射能的大小与物体本身的温度相对应，根据转变成电信号大小，可以确定物体的温度。

传感器本身除了使用热电堆芯片来感应红外线外，还需要使用滤光片来避免来自日光或其他可见光的干扰，只允许辐射红外线通过。现有传感器的滤光片通常通过粘接剂安装在管帽上，而粘接剂本身会对传感器接收到的红外热辐射产生影响，降低传感器的测量精度。

技术实现要素：

本申请实施例提供一种传感器及测温装置，能够解决现有技术中粘接剂本身会对传感器接收到的红外热辐射产生影响的技术问题。

第一方面，本申请实施例提供了一种传感器，包括基座和管帽，管帽包括连接部和由连接部延伸出的端帽部，连接部与基座相连接，端帽部具有朝向基座的第一表面、背离基座的第二表面和沿第一表面至第二表面贯通的透光孔，端帽部包括第一凹槽和第二凹槽，第一凹槽设置于第二表面，第一凹槽具有第一底面，透光孔贯穿第一底面以及第一表面，第一底面朝向第一表面方向凹陷形成第二凹槽，透光孔在第一底面具有第一外轮廓，第二凹槽位于第一外轮廓的外周侧。

在一个实施例中，透光孔在第一表面具有第二外轮廓，第一外轮廓在第一表面的正投影位于第二外轮廓内。

在一个实施例中，透光孔包括连接于第一外轮廓与第二外轮廓之间的孔壁，孔壁为锥形面。

在一个实施例中，传感器还包括电热堆，电热堆位于管帽与基座围合形成的容纳空间内，透光孔与容纳空间相连通。

在一个实施例中，第二凹槽环绕在第一外轮廓外周，第二凹槽具有第二底面，第二底面与第一外轮廓同轴设置。

在一个实施例中，端帽部还包括有第三凹槽，第三凹槽与第一凹槽相连通。

在一个实施例中，滤光片截面形状为多边形，第三凹槽的数量不少于多边形的边长数量。

在一个实施例中，管帽与容纳空间相接触的表面镀金处理。

在一个实施例中，基座包括安装孔，引脚通过安装孔与基座连接。

第二方面，本申请实施例提供了一种测温装置，包括有壳体和至少一个的上述传感器，传感器设置于壳体上。

本申请实施例的一种传感器及测温装置，传感器包括基座和管帽，透光孔设置在管帽上，热电堆安装在基座上，管帽背离基座的一侧设置有用于安装粘接剂的第二凹槽，以及用于安装滤光片的第一凹槽，粘接剂将滤光片与管帽相连接，通过将第二凹槽与透光孔分隔设置，从而杜绝粘接剂对热辐射的影响，提高测温准确性；并且透光孔沿自身延伸方向具有一定的倾斜角度，因此外界环境的辐射杂光不会通过孔壁反射到热电堆上，能够减少外界环境对测温效果的影响。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的传感器的结构剖面图；

图2是本申请实施例提供的外界环境中杂光进入传感器时的示意图；

图3是本申请实施例提供的传感器的结构爆炸图；

图4是本申请实施例提供的传感器的安装结构图；

图5是本申请实施例提供的传感器中热电堆的结构示意图。

标记说明：

1、基座；

11、安装孔

2、热电堆；

21、热接点；

22、冷接点；

3、管帽；

31、连接部；

32、端帽部；

321、第一表面；

322、第二表面；

323、第一凹槽；

3231、第一底面；

324、第二凹槽；

3241、第二底面；

325、透光孔；

3251、第一外轮廓；

3252、第二外轮廓；

3253、孔壁；

326、第三凹槽；

4、滤光片；

5、热敏电阻；

6、容纳空间；

7、引脚。

具体实施方式

下面将详细描述本申请的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本申请进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅意在解释本申请，而不是限定本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本申请的示例来提供对本申请更好的理解。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

在红外传感器领域中，传感器将物体发射的红外线具有的辐射能转变成电信号，红外线辐射能的大小与物体本身的温度相对应，根据转变成电信号大小，可以确定物体的温度。因此传感器除了使用热电堆芯片来感应红外线外，还需要使用滤光片来避免来自日光或其他可见光的干扰，滤光片通常通过粘接剂安装在传感器本体上，而粘接剂本身会对传感器接收到的红外热辐射产生影响，降低传感器的测量精度。并且传感器本身如果无法全覆盖探测物体，则传感器会将视角以内的环境也带入计算，引起测量误差。

为了解决现有技术问题，本申请实施例提供了一种传感器。

图1和图2是本申请实施例提供的一种传感器的剖面图，图3和图4是本申请实施例提供的一种传感器的结构爆炸图。如图1和图2所示，一种传感器包括基座1、热电堆2、管帽3以及滤光片4，管帽3包括连接部31和由连接部31延伸出的端帽部32，端帽部32通过连接部31与基座1相连接，端帽部32具有朝向基座1的第一表面321、背离基座1的第二表面322和沿第一表面321至第二表面322贯通的透光孔325，端帽部32包括第一凹槽323和第二凹槽324，第一凹槽323设置于第二表面322，第一凹槽323具有第一底面3231，透光孔325贯穿第一底面3231以及第一表面321，第一底面3231朝向第一表面321方向凹陷形成第二凹槽324，透光孔325在第一表面321具有第一外轮廓3251，第二凹槽324位于第一外轮廓3251的外周侧。

热电堆2是由热电偶构成的一种器件，由两个或多个热电偶串接组成，各热电偶输出的热电势是互相叠加的，可以用来测量相对温差，其中热电堆的输出电压与被测物体和环境温度之间的温度差正相关，因此热电堆2需要与热敏电阻5配合使用，高精度的热敏电阻5用来测量热电堆2所处环境温度。被测对象的实际温度通过测量得出热电堆2输出电压和热敏电阻5所得到的环境温度，然后经过相关运算获得。

如图5所示，n型polysi、p型polysi与al为材料的热电偶串联连接形成热电堆2，在热绝缘性良好的介质薄膜上形成热接点21，在热传导性良好的硅上形成冷接点22，从而实现高速响应，获得高能量转换效率。当然除图5所示的结构外，热电堆2也可采用其他结构，本申请对此不进行限定。

热电堆2设置在基座1上，基座1对热电堆2起到支撑作用，管帽3用于安装滤光片4的同时对热电堆2起到保护作用，滤光片4安装于第一凹槽323，滤光片4通过设置在第二凹槽324中的粘接剂与端帽部32连接。管帽3包括连接部31和端帽部32，连接部31与基座1连接，连接方式可以为热压焊接等方式。端帽部1上设有透光孔325，透光孔325一端朝向热电堆2，另一端朝向滤光片4，被测物体辐射出的光线通过滤光片4处理得到辐射红外线，辐射红外线穿过透光孔325射到热电堆2上，从而产生温差电动势。

在本实施例中，端帽部32远离热电堆2的一侧设有第二凹槽324，第二凹槽324内设置有粘接剂，滤光片4通过粘接剂安装在端帽部32的第一凹槽323，第一凹槽323具有第一底面3231，透光孔325在第一底面3231具有第一外轮廓3251，第二凹槽324位于第一外轮廓3251的外周侧，即第二凹槽324与透光孔325之间分隔设置。

如图1所示，热电堆2通过透光孔325与外界相通，滤光片4设置于端帽部32远离热电堆2的一侧，并且设置有粘接剂的第二凹槽324与透光孔325之间不相连通，即通过管帽3的设计将粘接剂与电热堆分隔开，因此被测物体辐射出的光线即使照射到粘接剂上，也无法透过粘接剂到达热电堆2，从而避免了粘接剂对热辐射的影响，提高了测温的准确性。

在一些其他实施例中，第一表面321位于端帽部32具有朝向基座1的一侧，透光孔325在第一表面321具有第二外轮廓3252，第一外轮廓3251在第一表面321的正投影位于第二外轮廓3252内。透光孔325沿端帽部32的厚度方向延伸，透光孔325的一端位于第一表面321上并且具有第二外轮廓3252，另一端位于第一底面3231上并且具有第一外轮廓3251，第一外轮廓3251和第二外轮廓3252的形状分别可以为圆形或者多边形等，本申请对此不进行限定。

如图2所示，图2中的带有箭头的直线表示被测物体外其他物体辐射发出的杂光，热电堆2可以位于基座1上的中央位置处，位于外界环境中的杂光通过较大的入射角透过滤光片4并照射到透光孔325的孔壁3253上，然后通过反射照射到基座1上，现有技术中的透光孔325通常为圆柱形孔，杂光通过反射很容易会照射到热电堆2上，从而影响测量结果的精度，而在本实施例中，由于透光孔325沿端帽部32厚度方向有一定的倾斜角度，因此相对杂光不会通过反射照射到热电堆2上，提高测温的准确性。

在一些其他实施例中，透光孔325包括连接第一外轮廓3251与第二外轮廓3252之间的孔壁3253，第一外轮廓3251的尺寸小于第二外轮廓3252的尺寸。如图3所示，当第一外轮廓3251和第二外轮廓3252均为圆形时，孔壁3253为圆锥面即透光孔325本身呈圆锥状，当第一外轮廓3251和第二外轮廓3252均为方形时，透光孔325本身呈梯形台状结构。

在一些其他实施例中，第二凹槽324具有第二底面3241，第二底面3241的形状可以弧线形或者多边形等，在一些可选方案中，如图3所示，第二凹324槽为一个环绕在透光孔325的第一外轮廓3251外周侧的圆环形槽，此时第二底面3241呈圆环形；而在其他方案中，第二凹槽324的数量也可以为多个，只要满足第二凹槽324分布在第一外轮廓3251外部且与透光孔325之间不相连通即可，本申请对此不进行限定。

在一些可选方案中，第二凹槽324为圆形环槽，第二底面3241与第一外轮廓3251同轴设置，粘接剂设置在第二凹槽324内部，用于将滤光片4与端帽部32相互连接，通常情况下，滤光片4的中心线与透光孔325的轴线相重合，而第二底面3241与第一外轮廓3251的同轴设置，即为第二底面3241的轴线与滤光片4的中心线相重合，因此位于第二凹槽324上的粘接剂可以帮助滤光片4使其与第二表面321保持平行，从而确保整体结构稳定，并且第二凹槽324与第一外轮廓3251的同轴设置更利于管帽3的加工生产。

粘接剂包括有环氧树脂胶水、硅胶和ab结构胶等等，本申请对此不进行限定，其中环氧树脂胶水可以使滤光片4和管帽3之间连接紧密，确保传感器的气密性良好。

在一些其他实施例中，端帽部32还包括第三凹槽326，第三凹槽326与第一凹槽323相连通。第三凹槽326可以作为粘接剂的溢流通道，防止在第二凹槽324设置粘接剂时，粘接剂溢出至透光孔325内，对透光孔325造成污染，从而影响传感器的测量结果。

在一些其他实施例中，第三凹槽326除了可以起到防止粘接剂溢出至透光孔325的作用外，还可以用于安装滤光片4，如图4所示，滤光片4的截面形状为多边形时，第三凹槽326的数量不少于多边形的边长数量，此时滤光片4的夹角可以安装在第三凹槽326上，当第三凹槽326的数量为多边形边长数量整数倍时，滤光片4在管帽3上可以有多种安装方式，有利于传感器整体加工安装；当滤光片4的截面形状为圆形时，管帽3远离基座的一端还可以设置有圆形安装槽，附图中未示出，圆形安装槽与第三凹槽326相连通用于安放圆形滤光片。

在一些其他实施例中，电热堆2位于所述管帽3与所述基座1围合形成的容纳空间6内，透光孔325与所述容纳空间6相连通，管帽3与容纳空间6相接触的表面镀金处理，管帽3本身可以使用黄铜等高导热材料，从而优化传感器导热系数，使管帽3内的温度与管帽3外的环境温度迅速达到热平衡。管帽3相对于热电堆的表面进行处理镀金，金在红外光谱区域是极好的发射体，热发射率接近于零，可大大降低内部辐射的能量对热电堆芯片的影响。因此传感器本身可以承受较大的热量冲击，确保在环境突变的情况下测量准确。

在一些其他实施例中，如图1所示，基座1包括有安装孔11，引脚7通过安装孔11与基座1相连接，引脚7起到导入和输出信号的作用，传感器通过引脚7与外接设备相连接。

本公开实施例还提供一种测温装置，测温装置包括上述任一实施方式的传感器。例如，测温装置还包括壳体，传感器设置于壳体上，由于传感器利用的是被测物体自身辐射出的红外线进行测量，因此测温装置测量时不需要与被测物体直接接触，从而实现非接触式测量，非接触式测温的检测速度快，既可以实现大面积的测温，也可以是被测物体上某一点的温度测量；既可以是便携式，也可以是固定式，本申请对此不进行限定，本实施例中的测温装置具有响应时间短、不干扰被测温场、使用寿命长、操作方便等一系列优点。

综上所述，本申请实施例提供了一种传感器及测温装置，传感器包括基座和管帽，透光孔设置在管帽上，热电堆安装在基座上，管帽背离基座的一侧设置有用于安装粘接剂的第二凹槽，粘接剂将滤光片与管帽相连接，通过将第二凹槽与透光孔分隔设置，从而杜绝粘接剂对热辐射的影响，提高测温准确性；并且透光孔沿自身延伸方向具有一定的倾斜角度，因此外界环境的辐射杂光不会通过孔壁反射到热电堆上，能够减少外界环境对测温效果的影响。

虽然本申请所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本申请而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本申请所属技术领域内的技术人员，在不脱离本申请所公开的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本申请的保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的其他连接方式的替换等，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。应理解，本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本申请的保护范围之内。