專(zhuān)利名稱(chēng)：多功能—微秒響應(yīng)滲透膜型溫度傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于K分度號(hào)溫度測(cè)量傳感器，是用于彈道壁表面溫度及各種腔壁表面等高壓環(huán)境下的熱響應(yīng)時(shí)間為1微秒左右溫度傳感器，也適用于介質(zhì)溫度的動(dòng)態(tài)或瞬態(tài)測(cè)量。并具有單支電偶，雙支電偶、差分電偶、絕緣式或接殼式五種功能為一體的新型微秒響應(yīng)滲透膜型溫度傳感器，由引線、壓墊、旋緊螺栓、密封螺紋套、四個(gè)熱電極、溶巖密封填料組成。
90－3－28國(guó)家公布的實(shí)用新型專(zhuān)利文獻(xiàn)，元天佑等人研制的溫度傳感器，絕緣間隙小于10微米，熱響應(yīng)時(shí)間在10微秒以?xún)?nèi)，只能作為單支電偶使用。
本實(shí)用新型的目的是在國(guó)內(nèi)外已研制成功的多種微秒響應(yīng)溫度傳感器的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)一種在一個(gè)傳感元件主體上，把一種熱電極一分為二個(gè)熱電極，將引出線以不同的接法，使傳感器具有多種測(cè)溫功能，而且減少了由不同體熱電極組成的雙支傳感器產(chǎn)生的誤差。因?yàn)檫@種新型傳感器以一個(gè)φ1mm的熱電極作為公共極，而傳感器的另一個(gè)熱電極的直徑只有φ2.9mm，一分為二個(gè)互相絕緣的熱電極，與公共極組成二支溫度傳感器，本實(shí)用新型具有300～600MPa的耐壓能力，熱響應(yīng)時(shí)間在1微秒左右，其熱端導(dǎo)通膜經(jīng)過(guò)滲透技術(shù)處理后能重復(fù)使用。
本適用新型的構(gòu)思利用同軸、錐體和園錐環(huán)體的機(jī)械結(jié)構(gòu)，采用鎳鉻、鎳硅廉金屬材料設(shè)計(jì)成壓配合的緊密體。在鎳硅制成的園環(huán)體，園錐體表面一次制備絕緣薄膜0.3～0.5微米。配合間隙在3微米以?xún)?nèi)，用溶巖密封料使之成為一個(gè)緊密配合的傳感體，與引線焊接，其焊點(diǎn)以牢固光滑為宜。將熱電極鑲?cè)朊芊鈿んw中，把溶巖密封料填入殼體中，加水沉積后，再填充，旋緊螺母，將傳感器放入900℃高溫中退火半小時(shí)，冷卻后拿出。把端面磨平后，在鎳鉻一鎳硅合金片上進(jìn)行壓力滲透，構(gòu)成本實(shí)用新型。
實(shí)施例1、參照?qǐng)D(1)實(shí)施，采用分度號(hào)為K的NiCr、NiSi作為熱電極(2)，熱電極(3)、熱電極(4)、熱電極(5)的材料，熱電極(2)的直徑為φ1mm，長(zhǎng)度12mm；將直徑為φ2.9mm，長(zhǎng)度為10mm的熱電極用φ0.1mm的鉬絲線切割成二個(gè)半園錐環(huán)體，成為熱電極(3)，熱電極(4)。在通用形實(shí)施例中，熱電極(5)成為殼體，直徑為φ4.8mm，長(zhǎng)度為9mm。錐度均為150。在熱電極(3)，熱電極(4)的外表面一次制成絕緣薄膜，厚度為0.3～0.5微米。將熱電極加上30MPa的力一個(gè)一個(gè)地鑲?cè)?，用少許溶巖封料固結(jié)，將引線焊在熱電極上，精密級(jí)用本體材料拉成的細(xì)絲作引線。再加30MPa的力將熱電極鑲?cè)霘んw中，從引線端填充二氧化硅、長(zhǎng)石、氧化鎂等混合溶巖密封填料，用注水法，使其沉積，再進(jìn)行充填，直至充實(shí)為止，放入900℃高溫下進(jìn)行退火和固結(jié)，消除加工產(chǎn)生的應(yīng)力。冷卻后，將熱電極端面在注入500目金鋼砂和水的高速園盤(pán)上磨平，表面進(jìn)行潔凈處理后，再在鎳鉻、鎳硅混合薄片上進(jìn)行壓力滲透。經(jīng)多次使用后，傳感器端面燒濁嚴(yán)重，可在500目砂皮上應(yīng)急研磨后，再在鎳鉻、鎳硅混合薄片上進(jìn)行研磨滲透。
2、本實(shí)用新型，參照?qǐng)D(3)是φ3mm直徑范圍內(nèi)的四點(diǎn)測(cè)溫傳感器。圖(4)是二點(diǎn)測(cè)溫，耐壓為600MPa。其它結(jié)構(gòu)及工藝參照實(shí)施例1。
本實(shí)用新型通用型按照?qǐng)D(1)，φ2.9mm的熱電極一分為二成熱電極(3)，熱電極(4)，熱電極(5)成為殼體，成偶導(dǎo)通膜形狀為月牙形，具有多種功能。
本實(shí)用新型熱電極(3)，熱電極(4)與熱電極(5)一分為二個(gè)熱電極可組成二對(duì)雙支電偶或二只差分電偶，在測(cè)溫面積為φ3mm的直徑范圍內(nèi)有四個(gè)測(cè)溫點(diǎn)。參照?qǐng)D(3)。
本實(shí)用新型，熱電極(3)和熱電極(5)是一個(gè)完整的園錐環(huán)體，在其下部開(kāi)一條寬0.4mm～2mm，深4mm的方槽，作用是減小熱電極間的間隙和導(dǎo)通膜的面積，加速熱響應(yīng)時(shí)間，并具有多種功能，為高壓型溫度傳感器。參照?qǐng)D(4)。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是在傳感器的單體上，通過(guò)引出線的不同接法可組成五種類(lèi)型的熱電偶，絕緣間隙小于3微米，成偶的導(dǎo)通膜為月牙形，最大的面積相當(dāng)于直徑為φ0.03mm的面積。熱響應(yīng)時(shí)間提高到1微秒左右，具有在0～1500℃～600MPa的高壓環(huán)境中直接測(cè)量出瞬態(tài)或動(dòng)態(tài)值或溫度曲線。在0～800℃常態(tài)溫度的檢測(cè)中符合國(guó)標(biāo)±0.75％t的誤差范圍。其成偶膜層經(jīng)過(guò)高溫?zé)g后，經(jīng)過(guò)滲透技術(shù)處理后可重新使用。廣泛用于彈道、腔壁和汽缸壁表面溫度的多點(diǎn)測(cè)量和氣體溫度的動(dòng)態(tài)分析和測(cè)量。
本實(shí)用新型
如下圖(1)是多功能1微秒響應(yīng)滲透膜型溫度傳感器的剖面圖。
圖(2)是通用型熱電極的側(cè)視圖和剖面圖。
圖(3)是另一種結(jié)構(gòu)熱電極的側(cè)視圖和剖面圖。
圖(4)是另一種結(jié)構(gòu)熱電極的側(cè)視圖和剖面圖。
權(quán)利要求1.一種多功能一微秒響應(yīng)滲透膜型溫度傳感器由鎳鉻-鎳硅金屬微粒子組成的導(dǎo)通滲透膜[1]，熱電極[2]，一分為二的熱電極[3]，熱電極[4]，可以做為殼體的熱電極[5]，利用鎳硅材料制成的絕緣薄膜[6]，密封螺紋殼體[7]，溶巖密封填料[8]，旋緊螺栓[9]，引線[10]，壓墊[11]，熱電極由錐體、圓錐環(huán)體、半圓錐環(huán)體組成，其特征在于把鎳硅材料制成的熱電極切割成二個(gè)互為絕緣的熱電極[3]、熱電極[4]、同熱電極[2]密接成同軸熱電極，由微米級(jí)的極間間隙構(gòu)成的月牙形微粒子感溫膜層，利用鎳硅材料表面成膜的特性制成的絕緣薄膜[6]，感溫元件和螺紋殼體[7]，溶巖密封填料[8]、旋緊螺栓[9]、壓墊[11]、經(jīng)溶化固結(jié)后，具有單支、雙支、差分的測(cè)溫功能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫度傳感器，其特征在于二極熱電極圓錐環(huán)體的整體一分為二成四個(gè)半圓錐環(huán)體或二級(jí)熱電極圓錐環(huán)體整體的下半端部有一道寬0.15mm～2.5mm，深4mm的槽，由三級(jí)圓錐體和圓錐環(huán)體組成，導(dǎo)通滲透膜呈月牙形，具有單支和多點(diǎn)測(cè)溫的功能。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型為多功能一微秒響應(yīng)滲透膜型溫度傳感器。以三級(jí)同軸體構(gòu)成熱電極傳感元件，其特征第二級(jí)同軸體熱電極切割成二個(gè)互為絕緣的熱電極，可進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)溫，由微米級(jí)的極間間隙構(gòu)成的月牙形微粒子感溫膜層產(chǎn)生熱電勢(shì)，熱響應(yīng)時(shí)間一微秒左右。采用壓力滲透技術(shù)，可以重新使用。本實(shí)用新型能在300MPa—600MPa的高壓下測(cè)量0—1500℃的瞬態(tài)溫度。廣泛用于彈道、汽缸活塞內(nèi)壁、腔壁等內(nèi)表面及摩擦材料表面的溫度測(cè)量。由于是小面積多點(diǎn)測(cè)量，也可用于氣態(tài)溫度的動(dòng)態(tài)分析和測(cè)量。
文檔編號(hào)G01K7/02GK2094737SQ9022519
公開(kāi)日1992年1月29日 申請(qǐng)日期1990年12月18日 優(yōu)先權(quán)日1990年12月18日
發(fā)明者陳家義 申請(qǐng)人:陳家義