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先研究标准薄膜热流传感器制备技术，解决满足技术指标要求的基底、热电堆层和热阻层的材料选择、实现工艺及参数设计问题；其次按照设计方案实现标准薄膜热流传感器样机制备工作，主要解决光刻过程中工艺参数控制、掩膜对准精度和薄膜沉积参数的控制；调研标准薄膜热流传感器绝对法和比较法的现场校准技术，形成调研报告，并提出可行性方案。
图1 项目总体技术方案
（一）标准薄膜热流传感器制备技术研究
1.热阻式热流传感器测量原理
热阻式热流传感器又称为温差式热流传感器。热流测量目前常用的有三种方法：热平衡法、表面温度法和温差法。热平衡法常用于将管道进口的热量减去各分支的热量除以管道截面面积，得到平均热流密度，这种方法简单、直接，但是产生的误差会很大。表面温度法利用对流和辐射传热的计算公式，需要知道传热设备的几何尺寸，空气的温度、湿度、风速等参数，实施起来比较复杂。温差法利用一维导热的傅立叶定律，测量方法简单，受外界的影响较小。
当有一股热通量垂直通过传感区域时，在传感区域的热阻层两侧产生温度梯度，根据一维傅立叶定律，可以获得通过该区域的热流密度。如图2所示，热流矢量方向与等温面垂直。
图2傅立叶定律原理图
根据傅立叶定律，通过两个相互平行的等温面A的热流量Q与两个等温面的温差Δt成正比，与等温面之间的距离Δx成反比，即：
(1)
式中：
Q—通过两个等温面的热流量，单位为W；
Δt—两等温面的温差，单位为℃；
Δx—两等温面之间的距离，单位为m；
A—等温面A的面积，单位为m2；
λ—等温面之间导热介质的导热系数，单位为W/(m·K)；
负号“-” —表示温度梯度和导热的方向是相反的。
热流密度q表示单位面积、单位时间所传递的热流量，即：
(2)
上式就是傅立叶导热定律。
如果热阻层材料和几何尺寸确定，只要知道这个温度梯度就可以得到通过传感区域的热流密度。热电偶作为最常用的测温元件，具有测温范围宽，性能稳定，测量精度高，机械强度好，使用寿命长的特点。当选择不同的材料串联形成热电偶，不同的热阻层材料，以不同的方式测量温差就能构成不同结构的热阻式热流密度传感器。 |
