專利名稱：：一種柔性溫度測量與過溫報警電纜及其制備方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種溫度傳感器，特別涉及一種柔性溫度測量與過溫報警電纜及其制備方法。
背景技術：
：溫度測量與過溫報警電纜作為"線溫"和"面溫"的測量與過溫報警，具有其它溫度傳感器無法比擬的優(yōu)點，目前已廣泛用于各行各業(yè)溫度異常的探測與報警，如電纜橋架、電纜溝、儲油罐、隧道、通訊機房、倉庫等。早期的過溫報警電纜是金屬鎧裝的電阻型或融鹽型溫度報警電纜。電阻型溫度報警電纜只能檢測是否過熱，無法區(qū)分一段長的不太高的溫升和一段短的較高的溫升這兩種截然不同的情況。融鹽型溫度報警電纜報警點精度較高，但它只能判明溫度是否越過報警點，不能了解報警前后溫度變化趨勢。上述兩種類型的溫度報警電纜一般只用于IO(TC以上的范圍，共同的致命弱點是單支電纜不能太長，否則誤差太大，失去實用意義。很多情況下，人們不僅需要對溫度變化過程進行實時監(jiān)控和過溫報警，而且要監(jiān)測的"線"很長，"面"很大。針對這些問題，本專利的解決方案是報警電纜的芯線采用雙芯、填充材料用半導體熱敏粉、護套采用耐高溫塑料。目前國內還未曾見到能成功研發(fā)此類溫度報警電纜的相關報道
發(fā)明內容本發(fā)明的目的就是針對現(xiàn)有技術的不足，提供一種為了克服國內的溫度報警電纜在較低溫度下無法使用以及對溫度變化不能實時監(jiān)控等的不足，測溫范圍是室溫至20(TC，不僅可以用作過溫報警，更可以實時測量其沿線上存在的最高溫度的柔性溫度測量與過溫報警電纜及其制備方法，以及柔性溫度測量與過溫報警電纜正負極間熱電勢的測量方法。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案一種柔性溫度測量與過溫報警電纜，包括護套層、屏蔽層、絕緣紙、芯線、熱敏材料，所述芯線為兩條，正極芯線和負極芯線，正極芯線和負極芯線外部都包敷有玻纖網管，包敷有玻纖網管的正極芯線和負極芯線并行或對鉸放置，在并行或對鉸放置的正極芯線和負極芯線外包敷有玻纖網管；在正極芯線、負極芯線、玻纖網管上都附著有熱敏材料，在玻纖網管的外部依次為絕緣紙、屏蔽層和護套層；所述的熱敏材料為氧化錳粉體；正極芯線的兩端超出所有外包層50mm100mm形成正極芯線引出端；負極芯線的兩端超出所有外包層50mm100mm形成負極芯線引出端；所述的兩引出端的正極芯線與正極芯線連接、負極芯線與負極芯線連接。兩芯線間填充有熱敏粉，熱敏粉均勻附著在載體上，載體玻纖網管有兩部分，里面玻纖網管部分將兩芯線隔開，外面玻纖網管部分是使里面的芯線和熱敏粉緊密接觸，載體玻纖網管外是絕緣紙，外面是屏蔽層和護套層。所有部分的直徑或密度或厚度均勻。芯線可以是任何在測溫范圍內具有良好熱電性能的金屬、非金屬或合金對，特別是塞貝克系數較穩(wěn)定的金屬、非金屬或合金對。兩芯線對鉸，鉸合節(jié)距均勻。載體可以是任何具有良好吸附性的絕緣管網，且可以是重疊的多層。本發(fā)明屏蔽采用常用的屏蔽方法鋁箔或銅網外加鍍錫金屬絲。理論上熱敏材料是具有負溫度系數的化合物，特別是B值較大的氧化物，如氧化鐵、氧化鎳、氧化錳、氧化鈷等。在本發(fā)明中優(yōu)選的熱敏材料為氧化錳。電纜有兩個信號引出端，使用時將兩端的正極與正極、負極與負極并聯(lián)。它的目的是當電纜芯線中間某點斷裂時，電纜仍可正常使用，即使有兩個以上的斷點，引出端至最近的斷點之間的部分仍可使用。當報警電纜沿線上某一點A(也可以是同溫度的多點或一段)的溫度T1超過電纜線其余部分的溫度時，該點的正極芯線和負極芯線間電阻會降低，從而在A點形成一個"臨時"熱端。"臨時"熱端起著和普通單接點熱電偶的熱端相同的作用，此時電纜的兩熱電極之間產生一個和溫度T1相對應的熱電動勢。如果電纜線上第二個點B出現(xiàn)更高的溫度T2(T2>T1)，該點的正極芯線和負極芯線間電阻會降的比A點更低，則B點兩熱電極之間形成更為有效的電連接，一個新的"臨時"熱端在B點產生了，同時熱電極之間又輸出一個和溫度T2相對應的熱電動勢。電纜輸出的熱電動勢總是和電纜線上存在的最高溫度相對應。通過測量電纜的熱電動勢，即可實現(xiàn)報警，且知道電纜線上的最高溫度。優(yōu)選的，在絕緣紙和屏蔽層之間設有一條導線，貫穿于整條柔性溫度測量與過溫報警電纜。導線便于電纜接地。優(yōu)選的，所述正極芯線和負極芯線均為標準熱電偶絲中K型、N型、E型、S型、R型中的一種。進一步優(yōu)選的，所述的正極芯線和負極芯線為K型熱電偶絲，即正極為鎳鉻合金，負極為鎳硅合金的熱電偶絲，正極芯線和負極芯線的直徑為O0.3mm0l.Omm。本發(fā)明優(yōu)先選用K型偶絲，與其它可以用做芯線的金屬、非金屬或合金相比，K型偶絲的塞貝克系數較穩(wěn)定且廉價。優(yōu)選的，所述的絕緣紙為聚酰亞胺薄膜、聚四氟乙烯薄膜、特氟龍耐溫膠帶中的一種。絕緣紙要求其耐溫性、絕緣性、機械性、化學穩(wěn)定性、阻燃性等性能優(yōu)良，如聚酰亞胺薄膜、聚四氟乙烯薄膜、特氟龍耐溫膠帶等，它的作用是將熱敏材料與屏蔽層隔開，消除相互影響，減少分流誤差，最好選用聚四氟乙烯薄膜和特氟龍耐溫膠帶。優(yōu)選的，所述的護套層為聚四氟乙烯護套層或氟塑料護套層中的一種。護套層選用柔韌性好且不易破損的耐溫絕緣材料，它將屏蔽層以內的部分密封，防止熱敏粉由于受潮而影響溫度報警電纜的測量精度。優(yōu)選的，所述玻纖網管和玻纖網管均為用直徑8±2pm的無堿無鈉耐高溫玻璃纖維絲編織而成的玻纖網管。以上所述柔性溫度測量與過溫報警電纜的制備方法，包括以下步驟a)、先分別在正極芯線和負極芯線上緊密編織玻纖管一層或多層；b)、將它們并行或對鉸放置，再在其上緊密編織一層或多層玻纖管；c)、將它們置入用于形成熱敏材料的濃度為4560%硝酸錳溶液中浸泡330小時；d)、整體置入恒溫試驗箱中分解，恒溫試驗箱的升溫速率為58"C/分鐘，分解條件為230±5°CX510分鐘；e)、再依次包裹絕緣紙、屏蔽層和護套層；f)、將加工好的電纜放入溫度為12015(TC真空干燥箱或紅外干燥箱內干燥，時間不少于10小時；g)、千燥后將電纜的兩端熱壓封裝，封裝時電纜兩端芯線正極、負極各預留超出所有外包層50mm100mm,形成正極芯線引出端、負極芯線引出端，即得柔性溫度測量與過溫報警電纜。優(yōu)選的，步驟e中在絕緣紙和屏蔽層之間預先設有導線。所述柔性溫度測量與過溫報警電纜正負極間熱電勢的測量方法，包括以下步驟參考端溫度為O'C，將電纜除芯線正極芯線引出端、負極芯線引出端外的所有部分置入精度為土0.5X:的高溫試驗箱中，正極芯線引出端的正極兩端并聯(lián)，負極芯線引出端的負極兩端并聯(lián)，再用K型熱電偶絲延長線分別與并聯(lián)后的正芯線引出端、負極芯線引出端連接，將K型熱電偶絲延長線引入裝有冰水混合物的冰瓶中，使參考端溫度為ox:，再用普通信號線將正、負極從冰瓶引出，用精度足夠高的直流電壓表分別測量在25。C、30°C、40°C、50°C、75°C、IO(TC、150°C、175°C、20(TC溫度下正、負極間的熱電勢，不同的熱電勢即對應柔性溫度測量與過溫報警電纜所測得的不同的溫度。本發(fā)明柔性溫度測量與過溫報警電纜及其制備方法的有益效果是，克服了國內的溫度報警電纜在較低溫度下無法使用，以及對溫度變化不能實時監(jiān)控等的不足，本發(fā)明柔性溫度測量與過溫報警電纜的測溫范圍是室溫至20(TC，它不僅可以用作過溫報警，更可以實時測量其沿線上存在的最高溫度。本發(fā)明柔性溫度測量與過溫報警電纜的制備方法科學、合理、新穎，制備的電纜性能穩(wěn)定，通過測量電纜的熱電動勢，即可實現(xiàn)報警，且知道電纜線上的最高溫度。圖1是本發(fā)明柔性溫度測量與過溫報警電纜的截面結構示意圖；圖2是本發(fā)明柔性溫度測量與過溫報警電纜的內部結構示意圖；圖3是本發(fā)明柔性溫度測量與過溫報警電纜的結構示意圖；圖4是本發(fā)明柔性溫度測量與過溫報警電纜正負極間熱電勢測量裝置的結構示意具體實施方式下面結合附圖對本發(fā)明作進一步的說明，如圖1、圖2、圖3所示實施例l一種柔性溫度測量與過溫報警電纜，包括護套層l、屏蔽層3、絕緣紙4、芯線、熱敏材料6，所述芯線為兩條，正極芯線51和負極芯線52，正極芯線51和負極芯線52外部都包敷有玻纖網管7，包敷有玻纖網管7的正極芯線51和負極芯線52并行或對鉸放置，在并行或對鉸放置的正極芯線51和負極芯線52外包敷有玻纖網管8;在正極芯線51、負極芯線52、玻纖網管7和玻纖網管8上都附著有熱敏材料6，在玻纖網管8的外部依次為絕緣紙4、屏蔽層3和護套層1;所述的熱敏材料6為氧化錳粉體；正極芯線51的兩端超出所有外包層50mm100mm形成正極芯線引出端511;負極芯線52的兩端超出所有外包層50mm100mm形成負極芯線引出端521;所述的兩引出端的正極芯線引出端511與正極芯引出端511線連接、負極芯線引出端521與負極芯線引出端521連接。在絕緣紙4和屏蔽層3之間設有一條導線2，貫穿于整條柔性溫度測量與過溫報警電纜。所述的芯線5為K型熱電偶絲，既正極為鎳鉻合金，負極為鎳硅合金的熱電偶絲，芯線5的直徑為O0.3mm①1.0mm。所述的絕緣紙4為聚酰亞胺薄膜、聚四氟乙烯薄膜、特氟龍耐溫膠帶中的一種。所述的護套層1為聚四氟乙烯護套層或氟塑料護套層中的一種。所述玻纖網管7和玻纖網管8均為用直徑8士2)im的無堿無鈉耐高溫玻璃纖維絲編織而成的玻纖網管。實施例2柔性溫度測量與過溫報警電纜的制備方法，包括以下步驟a)、先分別在正極芯線51和負極芯線52上用24梭普通編織機緊密編織兩層玻纖網管7，玻纖管7為用直徑8±2|im的無堿無鈉耐高溫玻璃纖維絲編織而成的；b)、將它們并行或對鉸放置，再在其上用24梭普通編織機緊密編織一層玻纖管8，玻纖管8為用直徑8士2pm的無堿無鈉耐高溫玻璃纖維絲編織而成的；C)、將它們置入50%硝酸錳溶液中浸泡20小時；d)、整體置入恒溫試驗箱中分解，恒溫試驗箱的升溫速率為6!V分鐘，分解條件為230土5。CX10分鐘;e)、再依次包裹聚四氟乙烯薄膜緣紙4、屏蔽層3和聚四氟乙烯護套層1;f)、將加工好的電纜放入溫度為12015(TC真空干燥箱或紅外干燥箱內干燥，時間11小時；g)、干燥后將電纜的兩端熱壓封裝，封裝時電纜兩端正極芯線51、負極芯線52各預留超出所有外包層50mm100mm，形成正極芯線引出端511、負極芯線引出端521，即得柔性溫度測量與過溫報警電纜。實施例3柔性溫度測量與過溫報警電纜的制備方法，包括以下步驟a)、先分別在正極芯線51和負極芯線52上用24梭普通編織機緊密編織一層玻纖管7，玻纖管7為用直徑8±2pm的無堿無鈉耐高溫玻璃纖維絲編織而成的；b)、將它們并行或對鉸放置，再在其上用24梭普通編織機緊密編織三層玻纖管8，玻纖管8為用直徑8士2pn的無堿無鈉耐高溫玻璃纖維絲編織而成的；c)、將它們置入60%硝酸錳溶液中浸泡11小時；d)、整體置入恒溫試驗箱中分解，恒溫試驗箱的升溫速率為8"C/分鐘，分解條件為230X5分鐘；e)、再依次包裹特氟龍耐溫膠帶絕緣紙4、屏蔽層3和氟塑料護套層1;在絕緣紙4和屏蔽層3之間預先設有導線2;f)、將加工好的電纜放入溫度為120150。C真空干燥箱或紅外干燥箱內干燥，時間20小時；g)、干燥后將電纜的兩端熱壓封裝，封裝時電纜兩端正極芯線51、負極芯線52各預留超出所有外包層50mm100mm，形成正極芯線引出端511、負極芯線引出端521，即得柔性溫度測量與過溫報警電纜。實施例4所述柔性溫度測量與過溫報警電纜正負極間熱電勢的測量方法，包括以下步驟參考端溫度為0°C，將電纜除芯線正極芯線引出端511、負極芯線引出端521外的所有部分置入精度為±0.5匸的高溫試驗箱21中，正極芯線引出端511的正極兩端并聯(lián)，負極芯線引出端521的負極兩端并聯(lián)，再用K型熱電偶絲延長線24分別與并聯(lián)后的正極芯線引出端511、負極芯線引出端521連接，將K型熱電偶絲延長線24引入裝有冰水混合物的冰瓶22中，使參考端溫度為0。C，再用普通信號線25將正、負極從冰瓶22引出，用精度足夠高的直流電壓表23分別測量在25°C、30°C、40。C、50。C、75。C、IO(TC、150°C、175°C、200。C溫度下正負極間的熱電勢，不同的熱電勢即對應柔性溫度測量與過溫報警電纜所測得的不同的溫度，測量結果見下表。<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>權利要求1、一種柔性溫度測量與過溫報警電纜，包括護套層(1)、屏蔽層(3)、絕緣紙(4)、芯線、熱敏材料(6)，其特征在于所述芯線為兩條，正極芯線(51)和負極芯線(52)，正極芯線(51)和負極芯線(52)外部都包敷有玻纖網管(7)，包敷有玻纖網管(7)的正極芯線(51)和負極芯線(52)并行或對鉸放置，在并行或對鉸放置的正極芯線(51)和負極芯線(52)外包敷有玻纖網管(8)；在正極芯線(51)、負極芯線(52)、玻纖網管(7)和玻纖網管(8)上都附著有熱敏材料(6)，在玻纖網管(8)的外部依次為絕緣紙(4)、屏蔽層(3)和護套層(1)；所述的熱敏材料(6)為氧化錳粉體；正極芯線(51)的兩端超出所有外包層50mm～100mm形成正極芯線引出端(511)；負極芯線(52)的兩端超出所有外包層50mm～100mm形成負極芯線引出端(521)；所述的兩引出端的正極芯線引出端(511)與正極芯引出端(511)線連接、負極芯線引出端(521)與負極芯線引出端(521)連接。2、根據權利要求l所述的柔性溫度測量與過溫報警電纜，其特征在于在絕緣紙(4)和屏蔽層(3)之間設有一條導線(2)，貫穿于整條柔性溫度測量與過溫報警電纜。3、根據權利要求l所述的柔性溫度測量與過溫報警電纜，其特征在于所述正極芯線(51)和負極芯線(52)均為標準熱電偶絲中K型、N型、E型、S型、R型中的一種。4、根據權利要求3所述的柔性溫度測量與過溫報警電纜，其特征在于所述的正極芯線(51)和負極芯線(52)為K型熱電偶絲，即正極為鎳鉻合金，負極為鎳硅合金的熱電偶絲，正極芯線(51)和負極芯線(52)的直徑為O0.3mm虹0mm。5、根據權利要求l所述的柔性溫度測量與過溫報警電纜，其特征在于所述的絕緣紙(4)為聚酰亞胺薄膜、聚四氟乙烯薄膜、特氟龍耐溫膠帶中的一種。6、根據權利要求l所述的柔性溫度測量與過溫報警電纜，其特征在于所述的護套層(1)為聚四氟乙烯護套層或氟塑料護套層中的一種。7、根據權利要求l所述的柔性溫度測量與過溫報警電纜，其特征在于所述玻纖網管(7)和玻纖網管(8)均為用直徑8士2nm的無堿無鈉耐高溫玻璃纖維絲編織而成的玻纖網管。8、權利要求l所述柔性溫度測量與過溫報警電纜的制備方法，其特征在于包括以下步驟a)、先分別在正極芯線(51)和負極芯線(52)上緊密編織玻纖管(7)—層或多層；b)、將它們并行或對鉸放置，再在其上緊密編織一層或多層玻纖管(8);c)、將它們置入用于形成熱敏材料(6)的濃度為4560%硝酸錳溶液中浸泡330小時；d)、整體置入恒溫試驗箱中分解，恒溫試驗箱的升溫速率為58t7分鐘，分解條件為230士5。CX510分鐘；e)、再依次包裹絕緣紙(4)、屏蔽層(3)和護套層(1);f)、將加工好的電纜放入溫度為12015(TC真空干燥箱或紅外干燥箱內干燥，時間不少于10小時；g)、干燥后將電纜的兩端熱壓封裝，封裝時電纜兩端正極芯線(51)、負極芯線(52)各預留超出所有外包層50mm100mm，形成正極芯線引出端(511)、負極芯線引出端(521)，即得柔性溫度測量與過溫報警電纜。9、根據權利要求8所述的柔性溫度測量與過溫報警電纜的制備方法其特征在于步驟e中在絕緣紙(4)和屏蔽層(3)之間預先設有導線(2)。10、權利要求1所述柔性溫度測量與過溫報警電纜正負極間熱電勢的測量方法，其特征在于包括以下步驟參考端溫度為0'C，將電纜除芯線正極芯線引出端(511)、負極芯線引出端(521)外的所有部分置入精度為士0.5"C的高溫試驗箱(21)中，正極芯線引出端(511)的正極兩端并聯(lián)，負極芯線引出端(521)的負極兩端并聯(lián)，再用K型熱電偶絲延長線(24)分別與并聯(lián)后的正極芯線引出端(511)、負極芯線引出端(521)連接，將K型熱電偶絲延長線(24)引入裝有冰水混合物的冰瓶(22)中，使參考端溫度為0°C，再用普通信號線(25)將正、負極從冰瓶(22)引出，用直流電壓表(23)分別測量在25。C、30°C、40°C、50°C、75°C、IO(TC、150°C、175°C、20(TC溫度下正、負極間的熱電勢，不同的熱電勢即對應柔性溫度測量與過溫報警電纜所測得的不同的溫度。全文摘要本發(fā)明公開了一種柔性溫度測量與過溫報警電纜及其制備方法，包括護套層、屏蔽層、絕緣紙、芯線、熱敏材料，所述芯線為兩條，芯線外部都包敷有玻纖網管，芯線、玻纖網管上都附著有熱敏材料氧化錳粉體，在玻纖網管的外部依次為絕緣紙、屏蔽層和護套層。制備方法包括以下步驟在芯線上緊密編織玻纖管；將它們置入硝酸錳溶液中浸泡；置入恒溫試驗箱中分解；再包裹絕緣紙、屏蔽層和護套層；干燥、熱壓封裝。本發(fā)明公開了柔性溫度測量與過溫報警電纜正負極間熱電勢的測量方法。本發(fā)明克服了溫度報警電纜在較低溫度下無法使用，以及對溫度變化不能實時監(jiān)控等的不足，它不僅可以用作過溫報警，更可以實時測量其沿線上存在的最高溫度。文檔編號G01K7/02GK101493359SQ20081006927公開日2009年7月29日申請日期2008年1月22日優(yōu)先權日2008年1月22日發(fā)明者張忠模,彥趙,魏小明申請人:重慶儀表材料研究所