技术综述
热流测量存在不少难点。从宏观层面来看，传感器自身会改变局部热流分布，想要采集贴合实际工况的数据，优先选用低热阻传感器。从微观层面来讲，周边介质导热系数也会影响设备感应灵敏度。为此Hukx传感器配置均热层结构，即在热电堆表层贴合薄金属箔，让内部感应元件的工作状态不受安装方式干扰，实测数据表现更佳。
注：本次测试采用Hukx旗下HFP01、FHF05-50X50型号设备，同时对比市面主流浆料印刷式、半导体式热电堆传感器。测试结论不适用于其他厂商产品，产品工艺迭代后性能也会产生变化。
热流传感器基础原理
设备依靠薄层介质两侧温差完成测算，核心为热电堆组件，由两种不同合金导体交错排布构成。
图2 热流传感器原理示意图：内部热电堆由两类合金导体交替组合而成
宏观维度：热阻带来的影响
所有热流传感器本身均具备一定热阻。
- 贴合被测表面安装后，设备会额外增加界面热阻
- 处于不同介质环境中，局部整体热阻会出现增减变化
选型与安装时，需要考量热阻对测量结果造成的影响。
Hukx通过多项设计降低热阻引发的偏差：
- 采用高导热复合材质，代表机型HFP01陶瓷塑料复合型传感器
- 精简设备厚度，以FHF系列产品为典型
- 增设防护边框，感应核心外围设置非感应区域，规避边缘区域的数值偏差，HFP01、FHF05均搭载该结构
图3 热通量场（2）中热通量传感器（1）的宏观视图。上图显示了一个热导率高于其环境的传感器。然后，热量倾向于流向传感器。测量结果高估了实际（未受干扰）热通量。中心图片显示了一个热导率低于其环境的传感器（1）。测量点（传感器中心）的热通量（3）低于未受干扰的情况。下图显示了一个相对薄且导电良好的传感器（4），导致几乎不受干扰的热通量和较小的测量误差。
微观维度：均热层与介质导热系数关联性
热电堆内嵌于塑料基材内部，线路导体同时具备导热能力。外观形态可参照图5划分三类结构。均热层是覆盖在热电堆表面的薄金属箔，分为整片式与分片式两种。下文结合微观效应，说明均热层的实际作用。
图4 传感器局部微观结构放大图
结构分类
- A款：无均热层结构，热电堆直接外露
- B款：整片式高导热金属均热层，应用于HFP01机型
- C款：分片式小型均热层，全系FHF05、FHF06机型均采用该设计
图5 传感器结构样式
A：无均热层，1、2分别为两种合金线路
B：配备单片整体均热层
C：配备多片分体均热层
微观传热差异
A1：无均热层设备处于高导热介质中，热量易沿金属线路传导，最终测出数值偏高
A2：无均热层设备处于低导热介质中，热量传导受阻，测出数值偏低
B、C款：带有均热层的设备，感应元件外部传热环境统一，不会出现单一优先导热路径
无均热层设备的灵敏度会随周边介质导热系数改变，数据稳定性不足。
导热系数关联性
该特性指传感器灵敏度会受周边介质导热系数影响，通常以灵敏度变动百分比作为评判依据，参照标准为设备安装在金属散热基座上的标定参数。目前暂无统一行业测试标准，本次仅作横向对比参考。
测试情况
以铝合金安装面作为基准工况，另外搭配硼硅玻璃、硅胶两种不同导热系数介质开展测试。
参测无均热层设备包含浆料印刷、半导体两种主流工艺。
数据复测波动幅度约1%，可有效识别3%及以上参数变化，本次设备标定误差范围为±5%。
测试结果显示，无均热层设备受介质导热系数影响明显；带均热层设备的数值偏差，处于标定误差区间内。
结论
1. 脱离标定工况使用时，无均热层传感器易受介质导热特性干扰，产生明显测量偏差
2. 配备均热层结构能够削弱这类干扰，有效控制测量误差
总结探讨
Hukx的B、C类带均热层机型，介质导热系数对灵敏度基本无影响。无均热层设备更换使用环境后，测量数据容易出现明显偏差。
