本發(fā)明屬于傳感器領(lǐng)域，具體涉及一種快速響應(yīng)鎧裝電阻式溫度傳感器及其封裝方法。

背景技術(shù)：

溫度傳感器是目前使用非常廣泛的一種傳感器，有著很多的結(jié)構(gòu)、原理和方法，鎧裝電阻式溫度傳感器由于體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能穩(wěn)定可靠、維護(hù)方便，在測(cè)量管內(nèi)的液體、氣體溫度時(shí)得到了廣泛的應(yīng)用。但是傳統(tǒng)的鎧裝熱電阻溫度傳感器由于結(jié)構(gòu)上的限制，溫度響應(yīng)時(shí)間比較長(zhǎng)，在對(duì)溫度變化比較快，需要把溫度測(cè)量結(jié)果作為閉環(huán)控制的應(yīng)用上存在著較大的不足，特別是在對(duì)氣體的溫度測(cè)量方面，反應(yīng)速度尤為緩慢。

目前主要的鎧裝電阻式溫度傳感器由于把熱敏電阻元件和填充材料封裝在不銹鋼外殼內(nèi)，當(dāng)被測(cè)介質(zhì)的溫度變化時(shí)，通過(guò)熱傳導(dǎo)使得熱電阻元件的溫度與被測(cè)介質(zhì)的溫度達(dá)到平衡，電阻值發(fā)生變化測(cè)得被測(cè)介質(zhì)的溫度，填充材料全部為三氧化二鋁和氧化鎂，熱敏電阻被包裹在填充材料內(nèi)部。由于不銹鋼材料和封裝材料導(dǎo)熱系數(shù)比較小，從被測(cè)介質(zhì)傳遞到熱敏電阻要經(jīng)過(guò)護(hù)套和填充材料，從外殼到熱敏電阻的熱阻比較大，同時(shí)以上兩種材料的熱比容較大，在同樣的條件下升高或降低同樣的溫度所需的熱量就要多、時(shí)間就要長(zhǎng)，而被測(cè)介質(zhì)為氣體時(shí)，由于氣體密度小，熱比容比較小，因此采用以上材料熱響應(yīng)速度就比較慢。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服上述不足，提供一種快速響應(yīng)鎧裝電阻式溫度傳感器及其封裝方法，具有熱阻小、熱容積小，響應(yīng)速度快的特點(diǎn)。

為了達(dá)到上述目的，一種快速響應(yīng)鎧裝電阻式溫度傳感器，包括外殼，外殼的尾端設(shè)置有接插件，外殼與接插件組成密閉空腔，密閉空腔內(nèi)設(shè)置有從接插件延伸出至密閉空腔首端的導(dǎo)線，外殼的內(nèi)部連接有銀護(hù)套，導(dǎo)線連接熱敏電阻，熱敏電阻與銀護(hù)套接觸，銀護(hù)套和外殼內(nèi)填充有納米氮化鋁。

所述納米氮化鋁通過(guò)高溫密封膠密封在外殼的首端。

所述熱敏電阻通過(guò)導(dǎo)熱膠與銀護(hù)套的內(nèi)端面粘貼在一起。

所述銀護(hù)套與外殼焊接在一起。

所述接插件通過(guò)傳感器螺釘固定在外殼上。

一種快速響應(yīng)鎧裝電阻式溫度傳感器的封裝方法，包括以下步驟：

步驟一，把熱敏電阻用導(dǎo)熱膠黏貼于銀護(hù)套的內(nèi)端面上；

步驟二，把導(dǎo)線焊接在熱敏電阻的焊點(diǎn)上，并把導(dǎo)線拉直；

步驟三，把導(dǎo)線從銀護(hù)套的內(nèi)孔穿過(guò)，并把銀護(hù)套與外殼固定；

步驟四，把外殼較大的一端用四爪卡盤(pán)裝夾于車(chē)床上，另一端用平頂尖頂住銀護(hù)套；

步驟五：用冷焊機(jī)對(duì)銀護(hù)套和外殼進(jìn)行焊接；

步驟六，把納米氮化鋁與丙酮按1:1比例進(jìn)行混合后加注到外殼內(nèi)部空腔的首端，并使丙酮揮發(fā)干凈；

步驟七，把導(dǎo)線從第一工裝的兩個(gè)孔中穿過(guò)，并把第一工裝向下推入外殼的孔內(nèi)；

步驟八，把放有第一工裝的組合件放置到第二工裝內(nèi)，通過(guò)旋轉(zhuǎn)第二工裝上的壓緊螺釘使納米氮化鋁壓緊，然后取出第一工裝；

步驟九，保持組合件繼續(xù)向上，給外殼內(nèi)的納米氮化鋁上涂高溫密封膠，保持孔口向上位置不變直至高溫密封膠完全固化；

步驟十，把導(dǎo)線與接插件上的插針焊接在一起；

步驟十一，把接插件固定在外殼上。

所述步驟二中，采用激光焊機(jī)把導(dǎo)線焊接在熱敏電阻的焊點(diǎn)上。

所述步驟九中，高溫密封膠的厚度為3～5mm。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的傳感器在感溫部位的材料選擇方面選用導(dǎo)熱系數(shù)最高、熱比容小的金屬材料銀作為護(hù)套材料，選擇導(dǎo)熱系數(shù)超高、熱比容極小的非金屬絕緣材料納米氮化鋁作為填充材料，在同等條件下使得熱阻小，升溫速度快。本發(fā)明具有熱阻小、熱容積小，響應(yīng)速度快等特點(diǎn)，將熱敏電阻直接和銀護(hù)套的內(nèi)端面貼合在一體，熱量從被測(cè)介質(zhì)傳遞到熱敏電阻僅需進(jìn)過(guò)金屬護(hù)套，縮短了熱傳導(dǎo)的路徑，而護(hù)套材料的導(dǎo)熱系數(shù)又非常高，使得熱敏電阻能夠在極短的時(shí)間內(nèi)被加熱到和被測(cè)介質(zhì)相同的溫度，縮短了溫度響應(yīng)時(shí)間。

本發(fā)明的封裝方法通過(guò)兩個(gè)工裝，首先通過(guò)第一工裝將導(dǎo)線引出，在通過(guò)第二工裝將納米氮化鋁壓緊，由于銀和不銹鋼的焊接性能極差，為了保證焊接質(zhì)量，在焊接護(hù)套與外殼之間采用了冷焊技術(shù)，確保焊接后的結(jié)構(gòu)牢固可靠，密封性好，本方法過(guò)程簡(jiǎn)單，便于試試，有效的提高了封裝效率。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明第一工裝的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明壓緊納米氮化鋁工序時(shí)的狀態(tài)示意圖；

其中，1、銀護(hù)套；2、熱敏電阻；3、納米氮化鋁；4、導(dǎo)線；5、外殼；6、高溫密封膠；7、接插件；8、傳感器螺釘；9、第一工裝；10、孔；11、第二工裝；12、壓緊螺釘。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。

參見(jiàn)圖1，一種快速響應(yīng)鎧裝電阻式溫度傳感器，包括外殼5，外殼5的尾端通過(guò)傳感器螺釘8固定有接插件7，外殼5與接插件7組成密閉空腔，密閉空腔內(nèi)設(shè)置有從接插件7延伸出至密閉空腔首端的導(dǎo)線4，外殼5的內(nèi)部焊接有銀護(hù)套1，導(dǎo)線4連接熱敏電阻2，熱敏電阻2與銀護(hù)套1接觸，銀護(hù)套1和外殼5內(nèi)填充有納米氮化鋁3，納米氮化鋁3通過(guò)高溫密封膠6密封在外殼5的首端，熱敏電阻2通過(guò)導(dǎo)熱膠與銀護(hù)套1的內(nèi)端面粘貼在一起。

參見(jiàn)圖2和圖3，一種快速響應(yīng)鎧裝熱電阻溫度傳感器的封裝方法，包括以下步驟：

步驟一：把熱敏電阻2用導(dǎo)熱膠黏貼于銀護(hù)套1的內(nèi)端面上；

步驟二：用激光焊機(jī)把導(dǎo)線4焊接在熱敏電阻2的焊點(diǎn)上，并把導(dǎo)線拉直；

步驟三：把導(dǎo)線4從護(hù)套5的內(nèi)孔穿過(guò)，并把銀護(hù)套1與外殼5裝配在一體；

步驟四：把外殼5較大的一端用四爪卡盤(pán)裝夾于車(chē)床上，另一端用平頂尖頂住銀護(hù)套1；

步驟五：用冷焊機(jī)對(duì)銀護(hù)套1和外殼5進(jìn)行焊接；

步驟六：?jiǎn)?dòng)車(chē)床帶動(dòng)銀護(hù)套1和外殼5一起旋轉(zhuǎn)，對(duì)銀護(hù)套1和外殼5進(jìn)行焊接；

步驟七：把納米氮化鋁與丙酮按1:1比例進(jìn)行混合后加注到大號(hào)的注射器內(nèi)部；

步驟八：剪去輸液針頭的針尖一端軟管，在針?biāo)ㄒ欢吮Ａ艉线m的軟管長(zhǎng)度，并把針?biāo)ò惭b到注射器上；

步驟九：使焊接后的的銀護(hù)套1和外殼5以及熱敏電阻2和導(dǎo)線4組合件垂直放置，孔口向上，把注射器前端針頭的軟管插入到外殼5的孔內(nèi)直至件的底部與熱敏電阻2有4～10mm的距離；

步驟十：用手推動(dòng)注射器的活塞，觀察注射器上的的刻度變化量，當(dāng)加注到內(nèi)部的納米氮化鋁與丙酮的混合物達(dá)到預(yù)先計(jì)算的值時(shí)停止加注，并取出注射器；

步驟十一：繼續(xù)保持孔口向上，把加注完納米氮化鋁與丙酮混合物的組件靜置或放到溫度較高通風(fēng)良好的環(huán)境使丙酮揮發(fā)干凈；

步驟十二：把導(dǎo)線4從第一工裝9的兩個(gè)孔10中穿過(guò)，并把第一工裝9向下推入外殼5的孔內(nèi)；

步驟十三：把放有第一工裝9的組合件放置到第二工裝11內(nèi)，通過(guò)旋轉(zhuǎn)第二工裝11上的的壓緊螺釘12使納米氮化鋁3壓緊，然后取出第一工裝9；

步驟十四：保持組合件繼續(xù)向上，給外殼5的孔內(nèi)的納米氮化鋁3上端涂高溫密封膠6，厚度3～5mm，保持孔口向上位置不變直至高溫密封膠完全固化；

步驟十五：把導(dǎo)線4與接插件7上的插針焊接在一起；

步驟十六：用傳感器螺釘8把接插件7固定在外殼5上。

注意操作步驟七、八、九、十、十一時(shí)一定要遠(yuǎn)離火源。