專利名稱：一種帶溫度補償?shù)臒崦綦娮枋斤L速傳感器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種帶溫度補償?shù)臒崦綦娮枋斤L速傳感器，該傳感器用于風速的測量，也可用于其他氣體和絕緣夜體的流速測量，屬于傳感器技術領域。
背景技術：
目前使用的風速測量傳感器，主要有兩種形式，一種是帶旋轉(zhuǎn)部件的風杯風速傳感器、螺旋漿風速傳感器，另一種是熱線風速傳感器。風杯風速傳感器和螺旋漿風速傳感器因旋轉(zhuǎn)質(zhì)量有限，傳感器慣性較大，轉(zhuǎn)動部分破壞流場，不能測量較低的風速，誤差較大，使用壽命有限。熱線風速傳感器因其熱線直徑僅為0.02mm左右和長度僅為2_左右，導致其存在工藝難度大，輸出信號微弱，后端信號處理電路復雜，而且結(jié)構(gòu)易損壞的缺點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了提出一種帶溫度補償?shù)臒崦綦娮枋斤L速傳感器，該傳感器體積小、質(zhì)量輕、精度高、壽命長、結(jié)構(gòu)簡單、可靠，可以用于風速測量，也可用于其他氣體和絕緣流體的流速測量。本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的。本發(fā)明的一種帶溫度補償?shù)臒崦綦娮枋斤L速傳感器，該傳感器包括自熱熱敏電阻、溫度補償熱敏電阻、隔熱支柱、金屬管和導線；自熱熱敏電阻為金屬熱敏電阻或半導體熱敏電阻，最高能承受50mA的加熱電流；自熱熱敏電阻為MF51型半導體熱敏電阻時，其0°C的阻值為I 5ΚΩ ;溫度補償熱敏電阻為金屬熱敏電阻或半導體熱敏電阻；溫度補償熱敏電阻為MF51型半導體熱敏電阻，其0°C的阻值為10 40ΚΩ ；隔熱支柱為熱導率低的絕緣塑料；膠為耐高溫膠；用膠將自熱熱敏電阻和溫度補償熱敏電阻固定于隔熱支柱內(nèi)，自熱熱敏電阻的敏感體暴露于隔熱支柱外，溫度補償熱敏電阻的敏感體暴露于隔熱支柱的貫穿孔內(nèi)，將自熱熱敏電阻的引線、溫度補償熱敏電阻的引線分別與導線焊接，金屬管固定在隔熱支柱上，用膠將導線的焊接部分填充固定。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比的優(yōu)點在于:(I)相對于帶旋轉(zhuǎn)部件的風杯風速傳感器、螺旋漿風速傳感器，本發(fā)明能克服風杯風速傳感器和螺旋漿風速傳感器因旋轉(zhuǎn)質(zhì)量有限，傳感器器慣性較大，轉(zhuǎn)動部分破壞流場，不能測量較低的風速，誤差較大，使用壽命有限的缺點。本發(fā)明具有無機械運動機構(gòu)、對流場的破壞小、測量慣性小、能測量低風速、精度高、長壽命等優(yōu)點。(2)相對于熱線、熱模式風速傳感器，本發(fā)明能克服熱線、熱膜式風速傳感器工藝難度大，輸出信號微弱，后端信號處理電路復雜，而且結(jié)構(gòu)易損壞的缺點。本發(fā)明具有工藝簡單、輸出信號大、后端處理電路簡單、結(jié)構(gòu)可靠的優(yōu)點。
(3)本發(fā)明同時具有體積小、質(zhì)量輕、精度高、長壽命、結(jié)構(gòu)簡單可靠的特點。(4)本發(fā)明不僅可用于風速測量，也可用于其他氣體和絕緣流體的流速測量。


圖1為本發(fā)明的傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細的描述。實施例一種帶溫度補償?shù)臒崦綦娮枋斤L速 傳感器，如圖1所示，該傳感器包括自熱熱敏電阻1、溫度補償熱敏電阻2、隔熱支柱3、金屬管4、膠5、導線A6和導線B8 ;隔熱支柱3的帶有貫穿孔7 ;自熱熱敏電阻I為MF51型半導體熱敏電阻，其0°C的阻值為2ΚΩ；溫度補償熱敏電阻2為MF51型半導體熱敏電阻，其0°C的阻值為25ΚΩ ；隔熱支柱3為聚酰氧胺材料，其結(jié)構(gòu)強度高，可耐400°C高溫；膠5為CH31環(huán)氧膠，其粘接強度高，可耐220°C高溫；用膠5將自熱熱敏電阻I和溫度補償熱敏電阻2固定于隔熱支柱3內(nèi)，自熱熱敏電阻I的敏感體暴露于隔熱支柱3外，溫度補償熱敏電阻2的敏感體暴露于隔熱支柱3的貫穿孔7內(nèi)，將自熱熱敏電阻I的引線與導線A6焊接，將溫度補償熱敏電阻2的引線與導線B8焊接，金屬管4固定在隔熱支柱3上，用膠將導線的焊接部分填充固定。采用熱耗散測量風速原理，對自熱熱敏電阻通以電流時，自熱熱敏電阻溫度升高，其溫度高于環(huán)境溫度，根據(jù)熱平衡方程:I2R-hA (T-Tf) =MCdT/dt (I)式中:I為自熱熱敏電阻的加熱電流；R為自熱熱敏電阻的阻值；h為自熱熱敏電阻的表面換熱系數(shù)；A為自熱熱敏電阻的換熱表面積；T為自熱熱敏電阻的溫度；Tf為流體溫度；M為自熱熱敏電阻的質(zhì)量；C為比熱容；t為時間；對于風速傳感器達到穩(wěn)態(tài)而言，dT/dt=0,因此式(I)為:I2R-hA (T-Tf) =0 (2)根據(jù)帕金根的試驗結(jié)果，傳熱系數(shù)h與流速的關系:Η = Κλ+Κζ4ν(3)式中Kl、Κ2為常數(shù)，V為流體速度。將(3)式代入(2)式可得:
P=IzR = A(T-Tr ){Κ,+K JV)(4)式中P為熱耗散功率。因此，當Λ T=T-Tf維持恒定時，可得:P = I1R = Pn+K^V(5)式中Ptl為V=O時的功率損耗，K為校準常數(shù)。當流體溫度變化時，必須使自熱熱敏電阻I的溫度相應的變化，保持Λ T=T-Tf恒定，否則Λ T=T-Tf不恒定，會導致式(5)出現(xiàn)誤差。溫度補償熱敏電阻2的電阻和溫度具有函數(shù)關系，當流體溫度變化時，通過二次儀表，自動調(diào)節(jié)加載在自熱熱敏電阻I的電流I，從而維持Λ T=T-Tf恒定。因此，加載在自熱熱敏電阻I的電流I與風速V具有式(5)的函數(shù)關系，通過二次儀表，可得到流體流速。經(jīng)測試，本實施例傳感器的量程為O 30m/s，精確度優(yōu)于3%。以上所述，僅為本發(fā)明最佳的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。本發(fā)明說明書中未作詳 細描述的內(nèi)容屬于本領域?qū)I(yè)技術人員的公知技術。
權(quán)利要求
1.一種帶溫度補償?shù)臒崦綦娮枋斤L速傳感器，其特征在于:該傳感器包括自熱熱敏電阻(I)、溫度補償熱敏電阻(2)、隔熱支柱(3)、金屬管(4)和導線；隔熱支柱(3)帶有貫穿孔(7)； 自熱熱敏電阻(I)為金屬熱敏電阻或半導體熱敏電阻； 溫度補償熱敏電阻(2)為金屬熱敏電阻或半導體熱敏電阻； 隔熱支柱(3)為熱導率低的絕緣塑料； 用膠將自熱熱敏電阻(I)和溫度補償熱敏電阻(2)固定于隔熱支柱(3)內(nèi)，自熱熱敏電阻(I)的敏感體暴露于隔熱支柱(3)外，溫度補償熱敏電阻(2)的敏感體暴露于隔熱支柱(3)的貫穿孔(7)內(nèi)，將自熱熱敏電阻(I)的引線、溫度補償熱敏電阻(2)的引線分別與導線焊接，金屬管(4)固定在隔熱支柱(3)上，用膠將導線的焊接部分填充固定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶溫度補償?shù)臒崦綦娮枋斤L速傳感器，其特征在于:所用的膠為耐高溫膠。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種帶溫度補償?shù)臒崦綦娮枋斤L速傳感器，其特征在于:膠為耐220°C高溫的CH31環(huán)氧膠。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶溫度補償?shù)臒崦綦娮枋斤L速傳感器，其特征在于:自熱熱敏電阻(I)為MF51型半導體熱敏電阻，其0°C的阻值為I 5ΚΩ。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶溫度補償?shù)臒崦綦娮枋斤L速傳感器，其特征在于:溫度補償熱敏電阻(2)為MF51型半導體熱敏電阻，其0°C的阻值為10 40ΚΩ。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所 述的一種帶溫度補償?shù)臒崦綦娮枋斤L速傳感器，其特征在于:隔熱支柱(3)為聚酰氧胺材料，可耐40(TC高溫。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種帶溫度補償?shù)臒崦綦娮枋斤L速傳感器，該傳感器用于風速的測量，也可用于其他氣體和絕緣夜體的流速測量，屬于傳感器技術領域。該傳感器包括自熱熱敏電阻、溫度補償熱敏電阻、隔熱支柱、金屬管和導線。本發(fā)明的傳感器無機械運動機構(gòu)、對流場的破壞小、測量慣性小、能測量低風速、精度高、壽命長、輸出信號大、后端處理電路簡單、結(jié)構(gòu)可靠、體積小、質(zhì)量輕；不僅可用于風速測量，也可用于其他氣體和絕緣流體的流速測量。
文檔編號G01P5/12GK103217549SQ20131010790
公開日2013年7月24日 申請日期2013年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月29日
發(fā)明者楊顯濤, 陳青松, 鄭幫林, 張榮華, 王海清 申請人:北京遙測技術研究所, 航天長征火箭技術有限公司