多功能復合結構線型感溫傳感器的制造方法
【專利摘要】一種多功能復合結構線型感溫傳感器，它包括一第一功能線芯，該第一功能線芯內(nèi)設有一對第一熱電偶線，該第一熱電偶線之間填充有第一熱敏材料且其在該第一功能線芯長度方向上的填充濃度呈梯度變化。本發(fā)明還可以包括一根金屬功能導線，或者一個第二功能線芯，進而具有熱點溫度、熱點位置，熱點區(qū)域大小、局部過熱溫差的探測功能。
【專利說明】多功能復合結構線型感溫傳感器
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及傳感器【技術領域】，特別涉及一種新型多功能復合結構線型感溫傳感器(感溫電纜)。
【背景技術】
[0002]線型感溫傳感器(感溫電纜)是一種能夠測量傳感器沿線上最高溫度點(熱點)溫度的一種傳感器。該種傳感器廣泛應用于對一個較大區(qū)域的溫度監(jiān)測。
[0003]目前，現(xiàn)有的線型感溫傳感器(感溫電纜)從原理上可分為以下3種:
[0004]1、開關量型感溫電纜:開關量型感溫電纜，結構為兩根相互纏繞的鋼絲，鋼絲中間包裹有可熔融的絕緣材料，不同的熔融絕緣材料具有不同的軟化溫度點，當傳感器受熱到絕緣材料的軟化溫度時，絕緣材料變軟，使得受熱點的鋼絲搭接在一起，形成了短路信號，通過判斷短路信號，可以判斷出受熱點溫度達到了特定的溫度。開關量型感溫電纜的缺點在于其無法進行實時地溫度監(jiān)測，只有溫度上升到了絕緣材料的軟化溫度點時，感溫電纜才會出現(xiàn)溫度報警信號。
[0005]2、模擬量電阻型感溫電纜:一些熱敏材料的電阻與溫度有一定的關系，如NTC (負溫度系數(shù)特性)熱敏材料、PTC (正溫度系數(shù)特性)熱敏材料。模擬量電阻型感溫電纜，就是根據(jù)熱敏材料的這些特性，通過測量熱敏材料的電阻得出溫度值。模擬量電阻型感溫電纜可以分為2種:通過測量感溫電纜中熱敏合金線的電阻的串聯(lián)阻抗信號的模擬量電阻型感溫電纜；通過測量具有NTC特性絕緣材料的電阻的并聯(lián)阻抗信號的模擬量電阻型感溫電纜?，F(xiàn)有的模擬量電阻型感溫電纜的溫度測量需要預設許多參數(shù)(如受熱長度等)，而在實際的應用中這些預設參數(shù)都是無法估算的，因此，也導致了模擬量電阻型感溫電纜的測量精度不是很高，溫度測量的范圍也不是很大。
[0006]3、模擬量熱電偶型感溫電纜:模擬量熱電偶型感溫電纜，結構為一組(2根)平行(同軸、絞合)的熱電偶導線，中間填充有NTC (負溫度系數(shù)特性)熱敏材料，當感溫電纜受熱時，受熱電纜區(qū)域中的NTC熱敏材料的電阻值會減小，從而在受熱區(qū)域形成了一個熱電偶結點，通過測量該節(jié)點的毫伏值，即可以得到該受熱區(qū)域的溫度。
[0007]可以看出，現(xiàn)有的線型感溫傳感器技術，均只能夠測量傳感器沿線上的熱點溫度，有些不能實時監(jiān)測，有些測量誤差較大，沒有如熱點位置、熱點區(qū)域大小、局部過熱溫差等功能。而在一些實際應用中，不但需要對較大區(qū)域的熱點溫度進行測量，而且還同時需要對熱點位置、熱點區(qū)域大小、局部過熱溫差等參數(shù)進行測量，并且要求有較好的溫度測量精度，如煤氣化爐表面溫度監(jiān)測、石油儲罐溫度監(jiān)測、煤倉溫度監(jiān)測等。
[0008]具有能夠探測受熱點位置、熱點位置、熱點區(qū)域大小、局部過熱溫差等功能的線型感溫傳感器至今在各種文獻中鮮有提及，在中國發(fā)明專利“熱電偶型連續(xù)測溫電纜”(專利申請?zhí)?3140326.3)中，曾經(jīng)設計了一種復合結構，能夠進行溫度校正和位置的測量，但是該發(fā)明專利中使用的技術方案接線較復雜，也不能夠測量熱點區(qū)域大小和局部過熱溫差。因此現(xiàn)有技術仍有進一步改進的必要。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]為了克服現(xiàn)有技術中的不足，本發(fā)明的目的是提供一種多功能復合結構線型感溫傳感器(感溫電纜)結構及其接線方式，這種結構和相應的接線方式，能夠提高線型感溫傳感器(感溫電纜)測量精度，并且能夠對熱點位置、熱點區(qū)域大小、局部過熱溫差等參數(shù)進行測量。
[0010]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術方案:
[0011]—種多功能復合結構線型感溫傳感器，它包括一第一功能線芯，該第一功能線芯內(nèi)設有一對第一熱電偶線，該第一熱電偶線之間填充有第一熱敏材料且其在該第一功能線芯長度方向上的填充濃度呈梯度變化。
[0012]所述的多功能復合結構線型感溫傳感器，還包括一根金屬功能導線，與所述第一熱電偶線之間通過第一熱敏材料進行兩兩隔離，該第一熱敏材料在該金屬功能導線長度方向上填充濃度一致或呈梯度變化。
[0013]所述第一熱敏材料外面包覆有第一管體；該第一管體外面包覆有起屏蔽作用的第二管體，該第二管體外面包覆有起保護作用的第三管體。
[0014]所述第一熱敏材料在所述第一功能線芯長度方向上的填充濃度一致，與所述第一功能線芯平行設有一第二功能線芯，該第二功能線芯內(nèi)設有一對第二熱電偶線，該第二熱電偶線之間填充有第二熱敏材料；該第二熱敏材料與所述第一熱敏材料的特性相同時，其在該第二功能線芯長度方向上的填充濃度呈梯度變化；該第二熱敏材料與所述第一熱敏材料的特性不同時，其在該第二功能線芯長度方向上的填充濃度一致或呈梯度變化。
[0015]所述第一熱敏材料和所述第二熱敏材料外面包覆有第一管體；該第一管體外面包覆有起屏蔽作用的第二管體，該第二管體外面包覆有起保護作用的第三管體。
[0016]所述第一熱敏材料和所述第二熱敏材料外面均分別包覆有所述第一管體；該第一管體外面包覆有起屏蔽作用的第二管體，該第二管體外面包覆有起保護作用的第三管體。
[0017]所述第一熱敏材料和所述第二熱敏材料外面均分別包覆有所述第一管體；各該第一管體外面均分別包覆有起屏蔽作用的第二管體，各該第二管體外面均分別包覆有起保護作用的第三管體，各該第三管體外面包覆有起增強保護作用的第四管體。
[0018]所述多功能復合結構線型感溫傳感器的兩端接入到數(shù)據(jù)采集模塊中，進行信號處理。
[0019]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明多功能復合結構線型感溫傳感器(感溫電纜)采用多探測功能線的復合組成結構方式，配合與其相應的信號采集模塊接線實現(xiàn)方法，使得該線型感溫傳感器(感溫電纜)能夠實現(xiàn)較大區(qū)域溫度監(jiān)測中的溫度相關參數(shù)的測量，如熱點溫度、熱點位置、熱點區(qū)域大小、局部過熱溫差等，為高精度、多功能的溫度監(jiān)測提供了一個可行方案，該方案結構簡單，適用性強。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明多功能復合結構線型感溫傳感器第一實施例的結構示意圖。
[0021]圖2是本發(fā)明多功能復合結構線型感溫傳感器第一實施例與信號采集模塊的接線示意圖。[0022]圖3是本發(fā)明多功能復合結構線型感溫傳感器第二實施例的結構示意圖。
[0023]圖4是本發(fā)明多功能復合結構線型感溫傳感器第三實施例的結構示意圖。
[0024]圖5是本發(fā)明多功能復合結構線型感溫傳感器第三實施例的第一實施方式的結構示意圖。
[0025]圖6是本發(fā)明多功能復合結構線型感溫傳感器第三實施例的第二實施方式的結構示意圖。
[0026]圖7是本發(fā)明多功能復合結構線型感溫傳感器第三實施例的第三實施方式的結構示意圖。
[0027]圖8是本發(fā)明多功能復合結構線型感溫傳感器第三實施例與信號采集模塊的接線示意圖。
[0028]圖9是本發(fā)明多功能復合結構線型感溫傳感器長度方向熱敏材料的填充濃度一致的工藝說明示意圖。
[0029]圖10是本發(fā)明多功能復合結構線型感溫傳感器長度方向熱敏材料的填充濃度呈梯度變化的工藝說明示意圖。
【具體實施方式】
[0030]以下將以具體實施例結合附圖來說明本發(fā)明的結構和所欲達到的技術效果，但所選用的實施例僅用于說明解釋，并非用以限制本發(fā)明的范圍。
[0031]如圖1所示，為本發(fā)明多功能復合結構線型感溫傳感器(感溫電纜)的第一實施例，它包括一第一功能線芯1，該第一功能線芯I內(nèi)設有一對第一熱電偶線11，該第一熱電偶線11之間填充有第一熱敏材料12且其在該第一功能線芯長度方向上的填充濃度呈梯度變化。該第一熱敏材料12外面包覆有第一管體13 (如金屬管或塑料層)。該第一管體13外面包覆有起屏蔽電磁干擾作用的第二管體14 (如金屬屏蔽層)，該第二管體14外面包覆有起保護作用的第三管體15 (如金屬或者塑料保護套)。采用該種結構的線型感溫傳感器(感溫電纜)能夠具有熱點溫度、熱點位置探測的功能。
[0032]如圖2所示，線型感溫傳感器(感溫電纜)的一端，共三根引出線，分別為一對第一熱電偶線11和一根屏蔽層線111，這三根功能線接到信號采集模塊3的第一通道31上；線型感溫傳感器(感溫電纜)的另一端，共有2根引出線112、113，這兩根功能線接到信號采集模塊3的第二通道32上。
[0033]當該線型感溫傳感器(感溫電纜)局部(或全體)受熱時，線第一功能線芯中的第一熱敏材料的電阻變小，第一功能線芯中產(chǎn)生了類似熱電偶測量節(jié)點的臨時測量端，從而使第一功能線芯中的第一熱電偶線產(chǎn)生了電信號，這些電信號通過信號采集模塊進行采集、比較處理，就能夠得到受熱區(qū)域的熱點溫度、熱點位置等參數(shù)。
[0034]如圖3所示，為本發(fā)明多功能復合結構線型感溫傳感器的第二實施例，其與第一實施例的區(qū)別在于，還包括一根金屬功能導線114，與該第一熱電偶線之間通過第一熱敏材料進行兩兩隔離，該第一熱敏材料在該金屬功能導線長度方向上填充濃度一致或呈梯度變化。其接線方法同圖2。采用該種結構的線型感溫傳感器(感溫電纜)能夠具有熱點溫度、局部過熱溫差探測的功能。
[0035]當該線型感溫傳感器(感溫電纜)局部(或全體)受熱時，第一功能線芯中的第一熱敏材料的電阻變小，第一功能線芯中產(chǎn)生了類似熱電偶測量節(jié)點的臨時測量端，從而使第一功能線芯中的第一熱電偶導線、金屬功能導線產(chǎn)生了電信號，這些電信號通過信號采集模塊進行采集、比較處理，就能夠得到受熱區(qū)域的熱點溫度、局部過熱溫差等參數(shù)。
[0036]如圖4所示，為本發(fā)明多功能復合結構線型感溫傳感器的第三實施例，其第一熱敏材料12在該第一功能線芯I長度方向上的填充濃度一致，另外，與該第一功能線芯I平行設有一第二功能線芯2，該第二功能線芯2內(nèi)設有一對第二熱電偶線21，該第二熱電偶線21之間填充有第二熱敏材料22。該第二功能線芯2可以為以下三種情況:(I)該第二熱敏材料與第一熱敏材料特性相同，其在第二功能線芯長度方向的填充濃度呈梯度變化；
(2)該第二熱敏材料與第一熱敏材料特性不相同，其在第二功能線芯長度方向的填充濃度一致；(3)該第二熱敏材料與第一熱敏材料特性不相同，其在第二功能線芯長度方向的填充濃度呈梯度變化。總結起來，即該第二熱敏材料與該第一熱敏材料的特性相同時，其在該第二功能線芯長度方向上的填充濃度呈梯度變化；該第二熱敏材料與該第一熱敏材料的特性不同時，其在該第二功能線芯長度方向上的填充濃度一致或呈梯度變化。采用該種結構的線型感溫傳感器(感溫電纜)能夠具有熱點溫度、熱點位置，熱點區(qū)域大小探測的功能。下面揭露幾個具有該功能的具體實施例:
[0037]如圖5所示，為本發(fā)明第三實施例的第一實施方式，第一熱敏材料12和該第二熱敏材料22外面包覆有第一管體13 (如金屬管或塑料層)，即該第一功能線芯和第二功能線芯均位于第一管體13內(nèi)部。該第一管體13外面包覆有起屏蔽電磁干擾作用的第二管體14(如金屬屏蔽層)，該第二管體14外面包覆有起保護作用的第三管體15 (如金屬或者塑料保護套)。
[0038]如圖6所示，為本發(fā)明第三實施例的第二實施方式，該第一熱敏材料和該第二熱敏材料外面均分別包覆有該第一管體13 (如金屬管或塑料層)。該第一管體13外面包覆有起屏蔽電磁干擾作用的第二管體14 (如金屬屏蔽層)，該第二管體14外面包覆有起保護作用的第三管體15 (如金屬或者塑料保護套)。
[0039]如圖7所示，為發(fā)明第三實施例的第三實施方式，該第一熱敏材料和該第二熱敏材料外面均分別包覆有該第一管體13 (如金屬管或塑料層)。各該第一管體13外面均分別包覆有起屏蔽電磁干擾作用的第二管體14 (如金屬屏蔽層)，各該第二管體14外面均分別包覆有起保護作用的第三管體15 (如金屬或者塑料保護套)，各該第三管體15外面包覆有起增強保護作用的第四管體16 (如金屬或塑料保護套管)。
[0040]如圖8所示，為本發(fā)明第三實施例與信號采集模塊的接線方法。線型感溫傳感器(感溫電纜)的一端，共六根引出線，分別為2對熱電偶導線(第一熱電偶線11和第二熱電偶線22)和兩根屏蔽層線111和211，這六根引出線接到信號采集模塊3的第一通道31和第二通道32上；線型感溫傳感器(感溫電纜)的另一端，共有4根引出線112、113、212、213，這四根引出線接到信號采集模塊3的第三通道33和第四通道34上。
[0041]當該線型感溫傳感器(感溫電纜)局部(或全體)受熱時，第一功能線芯和第二功能線芯中的兩種熱敏材料的電阻變小，第一功能線芯和第二功能線芯均產(chǎn)生了類似熱電偶測量節(jié)點的臨時測量端，從而使第一功能線芯和第二功能線芯中的第一、第二熱電偶線產(chǎn)生了不同的電信號，這些電信號通過信號采集模塊進行采集、比較處理，就能夠得到受熱區(qū)域的熱點溫度、位置、受熱區(qū)域大小等參數(shù)。[0042]如圖9、圖10所示，在本實施例提出的多功能復合結構線型感溫傳感器(感溫電纜)中采用了兩種熱敏材料填充工藝，分別為:
[0043](I)傳感器長度方向熱敏材料的填充濃度一致。圖9為采用該工藝的傳感器的“熱敏材料填充濃度和長度關系曲線圖”，可以看出傳感器從Im位置到IOOm位置的熱敏材料的填充濃度是相同的。按照該種工藝制作出來的線型感溫傳感器(感溫電纜)在傳感器的不同位置受熱時，其產(chǎn)生的信號是一致的。
[0044](2)傳感器長度方向熱敏材料的填充濃度呈梯度變化。圖10為采用該工藝的傳感器的“熱敏材料填充濃度和長度關系曲線圖”，可以看出傳感器從Im位置到IOOm位置的熱敏材料的填充濃度是不同的，是按照梯度變化的。按照填充濃度梯度變化工藝制作出來的線型感溫傳感器(感溫電纜)受熱時，可以產(chǎn)生與位置和受熱區(qū)域大小相關的信號。
[0045]前述較佳實施例僅舉例說明本發(fā)明及其技術特征，該實施例的技術仍可適當進行各種實質等效修飾及/或替換方式予以實施；因此，本發(fā)明的權利范圍須視后附權利要求書所界定的范圍為準。
【權利要求】
1.一種多功能復合結構線型感溫傳感器,其特征在于，它包括一第一功能線芯，該第一功能線芯內(nèi)設有一對第一熱電偶線，該第一熱電偶線之間填充有第一熱敏材料且其在該第一功能線芯長度方向上的填充濃度呈梯度變化。
2.根據(jù)權利要求1所述的多功能復合結構線型感溫傳感器，其特征在于，還包括一根金屬功能導線，與所述第一熱電偶線之間通過第一熱敏材料進行兩兩隔離，所述第一熱敏材料在該金屬功能導線長度方向上填充濃度一致或呈梯度變化。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的多功能復合結構線型感溫傳感器，其特征在于:所述第一熱敏材料外面包覆有第一管體；該第一管體外面包覆有起屏蔽作用的第二管體，該第二管體外面包覆有起保護作用的第三管體。
4.根據(jù)權利要求1所述的多功能復合結構線型感溫傳感器，其特征在于:所述第一熱敏材料在所述第一功能線芯長度方向上的填充濃度一致，與所述第一功能線芯平行設有一第二功能線芯，該第二功能線芯內(nèi)設有一對第二熱電偶線，該第二熱電偶線之間填充有第二熱敏材料；該第二熱敏材料與所述第一熱敏材料的特性相同時，其在該第二功能線芯長度方向上的填充濃度呈梯度變化；該第二熱敏材料與所述第一熱敏材料的特性不同時，其在該第二功能線芯長度方向上的填充濃度一致或呈梯度變化。
5.根據(jù)權利要求4所述的多功能復合結構線型感溫傳感器，其特征在于:所述第一熱敏材料和所述第二熱敏材料外面包覆有第一管體；該第一管體外面包覆有起屏蔽作用的第二管體，該第二管體外面包覆有起保護作用的第三管體。
6.根據(jù)權利要求4所述的多功能復合結構線型感溫傳感器，其特征在于:所述第一熱敏材料和所述第二熱敏材料外面均分別包覆有所述第一管體；該第一管體外面包覆有起屏蔽作用的第二管體，該第二管體外面包覆有起保護作用的第三管體。
7.根據(jù)權利要求4所述的多功能復合結構線型感溫傳感器，其特征在于:所述第一熱敏材料和所述第二熱敏材料外面均分別包覆有所述第一管體；各該第一管體外面均分別包覆有起屏蔽作用的第二管體，各該第二管體外面均分別包覆有起保護作用的第三管體，各該第三管體外面包覆有起增強保護作用的第四管體。
8.根據(jù)權利要求1、2、4、5、6或7中任一項所述的多功能復合結構線型感溫傳感器，其特征在于:所述多功能復合結構線型感溫傳感器的兩端接入到數(shù)據(jù)采集模塊中，進行信號處理。
【文檔編號】H01B7/00GK103674301SQ201210322437
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年9月3日 優(yōu)先權日:2012年9月3日
【發(fā)明者】詹姆斯·P·辛格 申請人:詹姆斯·P·辛格