各种薄膜热电偶与K型热电偶动态测温性能的对比仿真研究

《Scientific Reports》：Comparative simulation study on the dynamic thermometric performance of various thin-film thermocouples and the K-type

　　

摘要

受限空间内的瞬态温度测量仍然是一项关键的工程挑战。我们报道了不同类型薄膜热电偶（TFTC）的研制，并进行了部分仿真对比研究。静态标定结果显示，在25–200 °C的温度范围内，线性度优异，达到0.998，测量偏差仅为1.13%。为阐明不同类型TFTC的微/纳米尺度传热机制，我们构建了温度场计算模型，发现在所考察条件下，K型TFTC的轴向热泄漏和冷端温度上升相对较小，热端与冷端的温度差约为50 °C。此外，我们还量化了膜厚（从600至2000 nm）的尺寸效应，表明系统热容和热泄漏随厚度增加而协同增强。我们还研究了热源偏移和对流条件对所测温度的影响。本工作建立了各类TFTC的多维仿真框架，为不同工况下原位温度测量的材料选型和工程部署提供了指导。