KR101152839B1 - Layered type micro heat flux sensor - Google Patents
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Abstract
본 발명은 열유속을 측정하고자 하는 물체의 대상표면에 접촉되는 실리콘 기판; 상기 실리콘 기판의 상단면에 구비되는 절연층; 상기 절연층 상단면에 구비되는 열저항층; 상기 절연층 및 상기 열저항층 사이에 구비되는 내부히터; 상기 열저항층의 상단면, 측면 및 열저항층이 절연층과 연결설치되지 않은 부분에 형성된 열전대쌍을 포함하는 것을 특징으로 하는 층상형 마이크로 열유속 센서에 관한 것이다.The present invention comprises a silicon substrate in contact with the target surface of the object to measure the heat flux; An insulating layer provided on an upper surface of the silicon substrate; A heat resistance layer provided on an upper surface of the insulating layer; An internal heater provided between the insulating layer and the heat resistance layer; An upper surface, a side surface, and a heat resistance layer of the heat resistance layer are related to a layered micro heat flux sensor, characterized in that it includes a thermocouple pair formed at a portion not connected to the insulating layer.
Description
도 1은 종래의 층상형 마이크로 열유속 센서를 나타내는 단면도,1 is a cross-sectional view showing a conventional layered micro heat flux sensor;
도 2는 층상형 마이크로 열유속 센서의 열전대를 나타내는 도,2 is a view showing a thermocouple of a layered micro heat flux sensor;
도 3은 층상형 마이크로 열유속 센서의 열전대쌍을 나타내는 도,3 is a diagram showing a thermocouple pair of a layered micro heat flux sensor;
도 4는 대상표면과 층상형 마이크로 센서 사이의 열유속 흐름을 나타내는 도,4 is a diagram showing a heat flux flow between an object surface and a layered microsensor;
도 5는 본 발명에 따른 층상형 마이크로 열유속 센서를 나타내는 구성도,5 is a block diagram showing a layered micro heat flux sensor according to the present invention;
도 6은 본 발명에 따른 층상형 마이크로 열유속 센서를 나타내는 단면도,6 is a cross-sectional view showing a layered micro heat flux sensor according to the present invention;
도 7은 본 발명에 따른 층상형 마이크로 열유속 센서의 사용양태를 나타내는 단면도,7 is a cross-sectional view showing a usage of the layered micro heat flux sensor according to the present invention;
도 8은 본 발명에 따른 층상형 마이크로 열유속 센서와 열유속을 측정하기 위한 대상표면 사이의 접촉저항이 증가함에 따라 열유속의 흐름을 나타내는 도,8 is a view showing the flow of heat flux as the contact resistance between the layered micro heat flux sensor and the target surface for measuring heat flux according to the present invention increases;
도 9는 본 발명에 따른 층상형 마이크로 열유속 센서와 열유속을 측정하기 위한 대상표면 사이의 접촉저항이 감소함에 따라 열유속의 흐름을 나타내는 도이다.9 is a view showing the flow of heat flux as the contact resistance between the layered micro heat flux sensor and the target surface for measuring the heat flux according to the present invention decreases.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
1 : 열전대쌍 2 : 대상표면1: thermocouple pair 2: target surface
3 : 실리콘기판 4 : 절연층3: silicon substrate 4: insulating layer
5 : 열저항층 6 : 열전대5: heat resistance layer 6: thermocouple
7 : 접촉저항 8 : 내부히터7: contact resistance 8: internal heater
9 : 접착물질 10 : 층상형 마이크로 열유속 센서9: adhesive material 10: layered micro heat flux sensor
본 발명은 열유속 센서 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 열전대쌍을 이용하여 실리콘 기판 위의 미세한 온도차 측정을 통해 열을 외부로 발산하는 표면의 낮은 열유속에서 높은 감도와 측정 정확도를 갖는 층상형 마이크로 열유속 센서 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a heat flux sensor and a method of manufacturing the same, and more particularly, a layer having high sensitivity and measurement accuracy at a low heat flux on a surface that dissipates heat to the outside through a minute temperature difference measurement on a silicon substrate using a thermocouple pair. The present invention relates to an upper micro heat flux sensor and a method of manufacturing the same.
열유속 센서는 지난 수십 년간 광범위하게 연구되어 왔으며 전도, 대류 및 복사방식의 열전달 현상을 기본으로 우주 왕복선, 제트엔진, 건축물의 단열 성능 개선 등과 같은 응용범위에 효과적으로 사용되고 있다.Heat flux sensors have been extensively researched over the last few decades and are used effectively in applications such as space shuttles, jet engines, and improving the thermal insulation of buildings based on conduction, convection, and radiation heat transfer phenomena.
온도계의 출현 이후 여러 종류의 열유속 센서가 개발되었지만, 상품화할 수 있는 유형이 적고, 정밀도나 재현성이 떨어지는 제품도 많은 것이 현실이다. 하지 만 에너지 보존성이 중요한 과제로 대두되면서 여러 분야에서 열손실을 막거나 개선하기 위한 노력으로 근래에는 열유속 센서에 대한 다양한 수요가 창출되고 있다. Many kinds of heat flux sensors have been developed since the advent of thermometers, but there are few products that can be commercialized and many products have low precision and reproducibility. However, as energy conservation becomes an important task, various demands for heat flux sensors have recently been created in an effort to prevent or improve heat loss in various fields.
열유속 센서들은 측정방법에 따라 구배형 열유속 센서, 과도형 열유속 센서 및 평형형 열유속 센서로 분류된다. 또한 구배형 열유속 센서는 형태에 따라 층상형 센서와 원형의 박막 센서로 구분된다.Heat flux sensors are classified into a gradient heat flux sensor, a transient heat flux sensor, and a balanced heat flux sensor according to a measuring method. In addition, the gradient type heat flux sensor is classified into a layered sensor and a circular thin film sensor according to its shape.
이상의 열유속 센서들 중 대표적인 것으로서, 구배형 열유속 센서인 층상형 마이크로 열유속 센서가 도 1에 도시되어 있다. 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 층상형 마이크로 열유속 센서의 기본 구조는 실리콘 기판(3) 위에 절연을 위한 절연층(4)을 설치하고, 그 위에 열전도도의 값이 작은 열저항층(5)을 설치한 형태로 구성된다. 열전대쌍(1)은 열저항층의 상단면, 측면 및 열저항층이 구비되지 않는 실리콘 기판 상단면에 각각 접점을 갖는 열전대쌍을 설치함으로써 센서의 하단면으로부터 가해지는 열유속이 열저항층을 통과할 때 온도차를 측정할 수 있도록 한다. As representative of the above heat flux sensors, a layered micro heat flux sensor, which is a gradient heat flux sensor, is illustrated in FIG. 1. As shown in FIG. 1, the basic structure of the layered micro heat flux sensor includes an insulating layer 4 for insulation on the
도 2 및 도 3은 층상형 마이크로 열유속 센서에 사용되는 열전대와 열전대쌍을 나타냈다. 2 and 3 show a thermocouple and a thermocouple pair used in the layered micro heat flux sensor.
상기 열전대쌍은 온도측정을 위해 사용되는 열전대를 이용하여 온도차가 존재할 경우 얻을 수 있는 기전력 값을 증폭시키기 위해 동일한 형태의 열전대를 여러 쌍 연결설치한 것을 나타낸다.The thermocouple pair indicates that a pair of thermocouples of the same type are installed in order to amplify an electromotive force value obtained when a temperature difference exists by using a thermocouple used for temperature measurement.
여기서, 상기 열전대는 제어벡 효과에 의하여 서로 다른 두 지점(T1, T2) 사이에 온도차가 존재할 때 서로 다른 두 금속물질이 접점을 형성하며 발생되는 기전 력으로 온도를 측정하는 소자이다. 상기 제어벡 효과란 두 금속물질의 접점을 가열하면 온도차에 의한 전압 즉, 열전기력이 발생하여 폐회로 내에서 전류가 흐르는 현상을 말한다.Here, the thermocouple is a device for measuring the temperature by the force generated by the two different metal material forming a contact when there is a temperature difference between the two different points (T 1 , T 2 ) by the control Beck effect. The control Beck effect refers to a phenomenon in which a current flows in a closed circuit by generating a voltage due to a temperature difference, that is, a thermoelectric force, when the contacts of two metal materials are heated.
또한, 도 3은 층상형 마이크로 열유속 센서에 사용되는 열전대를 나타낸 것으로, 정해진 금속의 쌍(pair)에서 발생하는 기전력(전압)이 온도와 비례하는 원리로 온도를 측정하고, 정확한 온도측정을 위해 0℃ 또는 특정온도에 대한 보상을 수행함으로써 측정부 접점의 상대적인 온도를 측정할 수 있다. 이는 통상 전기적(온도계 등을 이용하여 전기적으로 온도보상이 이루어짐) 또는 물리적(얼음물 이용)인 방법을 이용한다.In addition, Figure 3 shows a thermocouple used for the layered micro-heat flux sensor, the temperature is measured on the principle that the electromotive force (voltage) generated in a pair of metal is proportional to the temperature, and 0 for accurate temperature measurement By performing the compensation for ℃ or a specific temperature it is possible to measure the relative temperature of the measuring unit contact. This usually uses a method of electrical (temperature compensation is performed electrically using a thermometer or the like) or physical (using iced water).
일반적으로 열전대를 이용한 온도 측정 시, 기전력 값 측정 후 정확한 온도 값으로의 변환을 위해 얼음-배쓰(ice-bath)를 이용하여 기준온도를 설정해 줄 필요가 있다. 즉, 열전대의 한쪽 접점을 기준 온도(0℃)로 설정함으로써 측정부 접점의 상대적인 온도를 측정할 수 있다.In general, when measuring the temperature using a thermocouple, it is necessary to set the reference temperature by using an ice-bath in order to convert the electromotive force value to an accurate temperature value. That is, by setting one contact of the thermocouple to a reference temperature (0 ° C.), the relative temperature of the measuring unit contact can be measured.
도 4에 도시된 바와 같이, 대류와 복사에 의한 열유속은 전도를 통해 센서를 통과하는 열유속과 같다. 상기 열유속은 열을 발산하는 대상표면(2)으로부터 대류나 복사에 의하여 외부로 빠져나가게 된다. As shown in FIG. 4, the heat flux due to convection and radiation is equal to the heat flux passing through the sensor through conduction. The heat flux is released to the outside by convection or radiation from the
여기서, 대상표면에 매우 작은 마이크로 센서를 부착하게 되면, 외부로 빠져나가는 열유속은 결국 전도에 의해 센서를 통과하며 나가는 열유속과 같기 때문에 센서에 전도되는 열유속을 측정함으로써 대상표면에 빠져나가는 열유속을 측정할 수 있다.Here, when a very small micro sensor is attached to the target surface, the heat flux exiting to the outside is the same as the heat flux exiting through the sensor by conduction, so the heat flux exiting the target surface is measured by measuring the heat flux conducted to the sensor. Can be.
그러나 층상형 마이크로 열유속 센서에서 사용되는 열전대쌍은 열저항층의 하단면과 상단면의 온도 차이만을 측정하면 되기 때문에 추가적으로 기준온도를 설정해 줄 필요가 없고, 층상형 마이크로 열유속 센서가 열전대쌍을 통해서 열저항층을 통과할 경우 발생하는 온도차에 따른 기전력을 측정할 수 있다. 즉, 층상형 마이크로 열유속 센서는 열유속 값에 따른 측정 기전력 값을 보정함으로써 열유속 값을 측정하는 것이 층상형 마이크로 열유속 센서의 기본원리이다.However, the thermocouple pair used in the layered micro thermofluid sensor only needs to measure the temperature difference between the bottom surface and the top surface of the heat resistance layer, so there is no need to set an additional reference temperature, and the layered micro heat flux sensor uses the thermocouple pair to heat the thermocouple. The electromotive force according to the temperature difference generated when passing through the resistive layer can be measured. That is, in the layered micro heat flux sensor, measuring the heat flux value by correcting the measured electromotive force value according to the heat flux value is a basic principle of the layered micro heat flux sensor.
이러한 열유속 센서들에 있어서, 센서감도는 온도 의존성을 갖고, 따라서 온도차와 열유속은 비례하지 않고 보정계산표 등의 사용을 필요로 한다는 특징을 갖는다. In these heat flux sensors, the sensor sensitivity is temperature dependent, and therefore, the temperature difference and the heat flux are not proportional to each other and require the use of a correction calculation table or the like.
한편, 층상형 마이크로 열유속 센서를 이용하여 열유속을 측정하고자 할 때에는 열유속을 외부로 발산하는 대상표면과 센서사이에 접착물질을 사용하여 대상표면에 센서를 부착하여 고정시켜야 한다.On the other hand, when measuring the heat flux using the layered micro heat flux sensor, the sensor must be attached to the object surface using an adhesive material between the object surface emitting the heat flux to the outside and the sensor.
이러한 기존의 일반적인 층상형 마이크로 열유속 센서는 대상표면과 센서사이의 접촉저항을 전혀 고려하지 못하기 때문에 오차발생의 문제점을 가지고 있다. The conventional layered micro heat flux sensor has a problem of generating an error because the contact resistance between the target surface and the sensor is not considered at all.
층상형 마이크로 열유속 센서로 열유속을 측정하려는 대상표면의 기재가 어떠한 재질인지, 어떠한 가공방법에 따라 표면처리가 되었는지, 그리고 센서와 대상표면사이의 접착이 어떻게 이루어졌는지의 여부에 따라 센서와의 접촉에 있어서 직접 맞닿게 되는 면적, 공기기포의 유입정도의 차이가 존재할 수 있고, 두 물질간의 표면 가공처리 정도, 접착물질의 성질등에 따라 접촉저항의 크기가 달라진다.Depending on the material of the target surface to measure heat flux with the layered micro heat flux sensor, the surface treatment according to the processing method, and how the adhesion between the sensor and the target surface is achieved, Therefore, there may be a difference between the area directly contacted and the degree of inflow of air bubbles, and the magnitude of the contact resistance varies depending on the degree of surface treatment between the two materials and the properties of the adhesive material.
층상형 마이크로 열유속 센서에서 열전대쌍을 통해 측정하는 기전력 값이 마 이크로볼트(μV) 단위로서 상당히 작음을 감안한다면, 이러한 접촉저항의 오차에 따라 센서의 신뢰도는 떨어질 수밖에 없다. 따라서 접촉저항을 고려할 수 있는 보다 정밀한 열유속 측정을 위한 새로운 센서가 요구된다.Considering that the electromotive force measured by the thermocouple pair in the layered micro heat flux sensor is considerably small in microvolts (μV), the reliability of the sensor is inferior due to the error of contact resistance. Therefore, a new sensor is needed for more accurate heat flux measurement that can consider contact resistance.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로서, 높은 감도로 열유속을 정확하게 측정할 수 있는 층상형 마이크로 열유속 센서를 제공하는데 기술적 과제가 있다.The present invention has been made to solve the above problems, and there is a technical problem to provide a layered micro heat flux sensor capable of accurately measuring heat flux with high sensitivity.
본 발명의 다른 목적은 열유속을 측정하려는 대상표면과 측정 센서 사이의 접촉저항을 고려한 내부히터가 설치된 층상형 마이크로 열유속 센서를 제공하는데 기술적 과제가 있다. Another object of the present invention is to provide a layered micro heat flux sensor having an internal heater in consideration of contact resistance between a target surface and a measurement sensor to measure heat flux.
본 발명은 열유속을 측정하고자 하는 물체의 대상표면에 접촉되는 실리콘 기판; 상기 실리콘 기판의 상단면에 구비되는 절연층; 상기 절연층 상단면에 구비되는 열저항층; 상기 절연층 및 상기 열저항층 사이에 구비되는 내부히터; 상기 열저항층의 상단면, 측면 및 상기 측면에 따라 연장되어 열저항층과 맞닿지 않는 절연층 상으로 연결설치되는 열전대쌍을 포함하는 것을 특징으로 하는 층상형 마이크로 열유속 센서를 제공한다.The present invention comprises a silicon substrate in contact with the target surface of the object to measure the heat flux; An insulating layer provided on an upper surface of the silicon substrate; A heat resistance layer provided on an upper surface of the insulating layer; An internal heater provided between the insulating layer and the heat resistance layer; It provides a layered micro heat flux sensor, characterized in that it comprises a thermocouple pair extending along the upper surface, the side and the side surface of the heat resistance layer is installed on the insulating layer does not contact the heat resistance layer.
본 발명에 따른 층상형 마이크로 열유속 센서는 대상표면과 열유속 센서 사이의 접촉저항을 보정하고 열유속을 측정할 수 있는 것이라면 어떠한 층상형 마이 크로 열유속 센서라도 상기 층상형 마이크로 열유속 센서에 해당될 것이지만, 바람직하게는 히터가 구비된 층상형 마이크로 열유속 센서를 의미하며, 보다 특정적으로는 열유속을 외부로 발산하는 대상표면에 부착되어 열유속을 측정할 수 있는 층상형 마이크로 열유속 센서가 좋고, 더욱 바람직하게는 열저항층과 절연층 사이에 내부히터를 구비하여 접촉저항에 따른 오차를 보정할 수 있는 층상형 마이크로 열유속 센서가 좋다.The layered micro heat flux sensor according to the present invention may be any layered micro heat flux sensor as long as it can correct the contact resistance between the target surface and the heat flux sensor and measure the heat flux. Means a layered micro heat flux sensor equipped with a heater, and more particularly, a layered micro heat flux sensor capable of measuring a heat flux attached to a target surface that radiates heat flux to the outside, and more preferably, a heat resistance. The layered micro heat flux sensor which has an internal heater between the layer and the insulating layer to correct an error due to contact resistance is preferable.
여기서, 접촉저항이란 접하고 있는 고체 물체사이에서 열전달이 일어날 경우, 접촉하고 있는 물체사이에 미세한 공간이 존재하여 그 사이에 유입되는 공기와 같은 유체가 하나의 열저항층으로 작용하는 것을 의미한다.Here, the contact resistance means that when heat transfer occurs between the contacting solid objects, there is a minute space between the contacting objects, and fluid such as air flowing therebetween acts as one heat resistance layer.
상기 내부히터는 층상형 마이크로 열유속 센서 내부의 열저항층 및 절연층 사이에 구비되고, 일정한 열유속을 공급하여 각각 다른 접촉물질로 층상형 마이크로 열유속 센서와 대상표면을 부착시킬 때 발생하는 접촉저항을 측정하는데 사용되고, 대상표면의 열유속을 측정하기 위해 층상형 마이크로 열유속 센서를 사용할 때 발생되는 접촉저항의 크기를 알기 위한 것인 바, 이러한 목적을 달성할 수 있는 것이라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하지만, 바람직하게는 발열체 물질로 구성된 히터를 사용하는 것이 좋고, 가장 바람직하게는 크롬으로 구성된 히터가 좋다. The internal heater is provided between the heat resistance layer and the insulating layer inside the layered micro heat flux sensor, and supplies a constant heat flux to measure contact resistance generated when attaching the layered micro heat flux sensor and the target surface with different contact materials. It is used to know the magnitude of the contact resistance generated when using the layered micro heat flux sensor to measure the heat flux of the target surface. Anything that can achieve this purpose can be used, but preferably It is preferable to use a heater composed of a heating element material, most preferably a heater composed of chromium.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 5는 본 발명에 따른 층상형 마이크로 열유속 센서를 나타내는 구성도, 도 6은 본 발명에 따른 층상형 마이크로 열유속 센서를 나타내는 단면도, 도 7은 본 발명에 따른 층상형 마이크로 열유속 센서의 사용양태를 나타내는 단면도, 도 8은 본 발명에 따른 층상형 마이크로 열유속 센서와 열유속을 측정하기 위한 대상표면 사이의 접촉저항이 증가함에 따라 열유속의 흐름을 나타내는 도, 도 9는 본 발명에 따른 층상형 마이크로 열유속 센서와 열유속을 측정하기 위한 대상표면 사이의 접촉저항이 감소함에 따라 열유속의 흐름을 나타내는 도로서 함께 설명한다.5 is a configuration diagram showing a layered micro heat flux sensor according to the present invention, FIG. 6 is a cross-sectional view showing a layered micro heat flux sensor according to the present invention, and FIG. 7 is a view illustrating a use mode of the layered micro heat flux sensor according to the present invention. 8 is a cross-sectional view illustrating the flow of heat flux as the contact resistance between the layered microheat flux sensor according to the present invention and the target surface for measuring the heat flux is increased, and FIG. 9 is a layered microheat flux sensor according to the present invention. A description will be given as a diagram showing the flow of the heat flux as the contact resistance between the target surfaces for measuring the heat flux decreases.
도 5 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 층상형 마이크로 열유속 센서(10)는 열유속을 측정하고자 하는 물체의 대상표면에 접촉되는 실리콘 기판(3); 상기 실리콘 기판(3)의 상단면에 구비되는 절연층(4); 상기 절연층(4) 상단면에 구비되는 열저항층(5); 상기 절연층(4) 및 상기 열저항층(5) 사이에 구비되는 내부히터(8); 상기 열저항층(5)의 상단면, 측면 및 상기 측면에 따라 연장되어 열저항층(5)과 맞닿지 않는 절연층(4) 상으로 연결설치되는 열전대쌍(31)으로 구성되어 있다.As shown in Figs. 5 to 9, the layered micro
여기서 상기 층상형 마이크로 열유속 센서(10)는 국소부위의 열유속 측정을 위해 사용하는 것으로서, 대상표면(2)에 접착물질(9)을 도포한 후 층상형 마이크로 열유속 센서(10)를 대상표면(2)에 부착하여 열유속을 측정한다.Here, the layered micro
이때, 상기 대상표면(2)의 외부로 대류나 복사에 의하여 열유속이 빠져나가게 되고 그 표면에 매우 작은 층상형 마이크로 열유속 센서(10)를 부착하면, 외부로 빠져나가는 열유속은 결국 전도에 의해 층상형 마이크로 열유속 센서(10)를 통과하는 열유속과 동일하기 때문에 센서에서 전도되는 열유속을 측정함으로써 대상표면(2)에서 빠져나가는 열유속을 인지할 수 있다.At this time, the heat flux escapes to the outside of the
상기 층상형 마이크로 열유속 센서(10)는 그 크기가 증가하면 센서 자체에 의해 대상표면 주변과 열 교환이 증가되어 열유속 흐름이 영향을 받을 수 있으므로 전체 센서의 크기는 가급적 작게 하는 것이 좋다. If the layered micro
본 발명에 따른 층상형 마이크로 열유속 센서(10)는 도 5 및 도 9에 도시된 바와 같이, 층상형 마이크로 열유속 센서(10) 하단부에 측정하고자 하는 물체의 대상표면에 접촉되는 실리콘 기판(3)이 구비되어 있고, 상기 실리콘 기판(3) 상단면에 실리콘 기판(3)을 전체를 덮는 절연층(4)이 구비되고, 상기 절연층(4) 상단면에 열저항층(5)이 구비되며. 상기 절연층(4) 및 상기 열저항층(5) 사이에 내부히터(8)가 구비되고, 상기 내부히터(8)는 열저항층의 상단면, 측면 및 상기 측면에 따라 연장되어 열저항층(5)과 맞닿지 않는 절연층(4) 상으로 연결설치되는 열전대쌍(31)이 형성되어 구성된다.In the layered micro
상기 내부히터(8)는 층상형 마이크로 열유속 센서(10) 내부의 열저항층(5) 및 절연층(4) 사이에 연결설치되고, 내부히터(8) 일측에 내부히터(8)가 발열될 수 있게 하는 적어도 하나 이상의 가열 수단이 구비된다.The
특정 양태로서, 본 발명에 따른 내부히터(8)는 열저항층(5)과 거의 동일한 너비의 평판형 모양을 갖고, 그 상단면 및 옆면은 열저항층(5)의 하단면에 둘러싸여지도록 설치되어 있으며, 내부히터의 하단면은 절연층(4)에 연결설치되도록 구성 할 수 있다. In a particular embodiment, the
여기서, 내부히터(8)의 너비가 열저항층(5)에 비해 작아지면 내부히터(8)를 통해 발생한 열유속은 2차원적인 열전도를 통하여 퍼져나가게 되고, 이것은 층상형 마이크로 열유속 센서(10)의 민감도와 분석력을 감소시키게 된다. Here, when the width of the inner heater (8) is smaller than the heat resistance layer (5), the heat flux generated through the inner heater (8) is spread through the two-dimensional heat conduction, which is of the layered micro heat flux sensor (10) This will reduce sensitivity and analysis power.
또한, 내부히터(8)는 층상형 마이크로 열유속 센서(10)내부에 구비되어 일정한 열유속을 공급해 줄 경우, 층상형 마이크로 열유속 센서(10)와 대상표면(2) 사이의 접촉저항(7)을 바꿔가면서 층상형 마이크로 열유속 센서(10)에서 발생하는 기전력 값이 어떻게 나타나는지, 접촉저항(7)과 기전력간의 보정을 하여 이를 통해 결국 층상형 마이크로 열유속 센서(10) 사용시 접촉저항(7)이 어떠한지를 측정할 수 있다.In addition, when the
도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 내부히터(8)가 일정한 열유속을 공급할 때, 층상형 마이크로 열유속 센서(10)와 대상표면(2) 사이의 접촉저항(7)이 증가하게 되면 내부히터(8)에서 발생하는 열유속은 접촉저항(7)에 의해 저항이 커지는 층상형 마이크로 열유속 센서(10)와 대상표면의 접촉부분보다 상대적으로 열저항이 작은 방향 즉, 상기 접촉부분과 대향되는 쪽으로 열유속이 더 많이 흘러나가게 되고, 층상형 마이크로 열유속 센서(10)와 대상표면(2) 사이의 접촉저항(7)이 작은 경우는 상대적으로 열저항이 작은 층상형 마이크로 열유속 센서(10)와 대상표면의 접촉부분 방향으로 열유속은 더 많이 빠져나간다. 이와 같이 열유속 방향의 변화는 층상형 마이크로 열유속 센서(10)에 설치된 열전대쌍(1)에 측정되는 기전력 값이 다르게 측정되게 한다.As shown in FIGS. 8 and 9, when the
이와 같은 접촉저항(7)과 기전력 값 간의 관계를 보정하여 일반적인 관계식을 얻어 접촉저항(7)을 반영한 보다 정밀한 측정을 할 수 있다.By correcting the relationship between the
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명 이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.As described above, those skilled in the art will understand that the present invention can be implemented in other specific forms without changing the technical spirit or essential features. Therefore, the embodiments described above are to be understood as illustrative and not restrictive in all aspects. The scope of the present invention is shown by the following claims rather than the detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included in the scope of the present invention. do.
본 발명에 따른 층상형 마이크로 열유속 센서는 기존의 층상형 마이크로 열유속 센서에서 고려하지 않았던 대상의 표면과 층상형 마이크로 열유속 센서사이의 접촉저항을 내부히터를 통해 보정하여 다양한 접촉 대상에 대한 각각의 접촉저항을 반영하여 낮은 열유속에서 높은 감도와 정밀한 측정이 가능하게 하는 효과가 있다. The layered micro heat flux sensor according to the present invention compensates the contact resistance between the surface of the object and the layered micro heat flux sensor, which are not considered in the conventional layered micro heat flux sensor, by using an internal heater, thereby providing respective contact resistances for various contact objects. Reflecting this, high sensitivity and precise measurement are possible at low heat flux.
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