本發(fā)明屬于溫度傳感器領域，具體涉及一種高可靠性熱電偶壁面溫度傳感器及其裝配方法。

背景技術：

1、溫度傳感器廣泛用于溫度的測量與控制，它是通過材料、元件隨溫度變化而變化的特性制成。按照測量方式可分為接觸式與非接觸式兩大類，接觸式溫度傳感器需要與被測對象有良好的熱接觸，通過熱傳導達到熱平衡，這種類型的傳感器精度很高，目前常應用在對高可靠性、高精確度、使用環(huán)境嚴苛要求的航空航天系統(tǒng)。接觸式溫度傳感器常見的類型包括熱電偶溫度傳感器、熱電阻溫度傳感器、數(shù)字集成溫度傳感器。

2、在航空航天領域，對溫度傳感器的響應時間、精度、可靠性、嚴苛環(huán)境工作能力、常態(tài)絕緣、振動、沖擊和超高溫等條件性均有嚴格要求。常規(guī)的接觸式溫度傳感器在結構及裝配方法難以滿足航空航天的要求，一旦傳感器失效將造成難以估量的損失。

3、傳統(tǒng)的接觸式溫度傳感器技術雖然比較成熟，但是常見的接觸式溫度傳感器使用高溫膠將熱電偶絲密封在殼體內，存在如下缺陷：直接將熱電偶置入金屬材料金屬外殼并填充材料的裝配方法容易導致填充材料出現(xiàn)氣泡或空洞，影響其絕緣性能的技術問題。

技術實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明提供了一種高可靠性熱電偶壁面溫度傳感器及其裝配方法。該高可靠性熱電偶壁面溫度傳感器解決了傳統(tǒng)壁面熱電偶溫度傳感器響應較慢，以及可靠性不高的問題。

2、.一種高可靠性熱電偶壁面溫度傳感器包括：四周封閉一端開口的金屬外殼以及熱電偶；

3、所述熱電偶外伸有兩根導線的一端以設定長度伸入所述金屬外殼內，所述熱電偶的另一端連接電連接器，用于連接外部設備；

4、兩根所述導線末端相連形成連接點，并與所述金屬外殼內部底面設置的陶瓷片接觸；

5、兩根所述導線的至少部分長度穿設于陶瓷保護管，用于使兩根所述導線與所述金屬外殼絕緣；一根導線對應穿設于雙孔陶瓷保護管的一個孔；

6、在所述金屬外殼內裝填填充粉末，用于提高所述熱電偶的導熱性能；

7、所述金屬外殼的側壁上連接有金屬底板，用于增加溫度傳感器與被測區(qū)域的接觸面積。

8、優(yōu)選的，所述開口端與所述熱電偶側壁之間設有密封膠，用于密封固定所述金屬外殼與所述熱電偶。

9、優(yōu)選的，所述金屬外殼開口端設有內螺紋，用于增加密封膠的粘接性能。

10、優(yōu)選的，所述陶瓷片粘接于所述金屬外殼內部底面；所述陶瓷保護管的外壁粘接于所述金屬外殼的內壁。

11、優(yōu)選的，所述熱電偶為k型熱電偶；所述陶瓷片為氧化鋁陶瓷材質；所述雙孔陶瓷保護管為氧化鋁陶瓷管或氧化鋯陶瓷管。

12、優(yōu)選的，

13、.一種高可靠性熱電偶壁面溫度傳感器的裝配方法，包括如下步驟：

14、s1,剝除兩根所述導線端部的屏蔽層及絕緣層，使其裸露；

15、s2,將兩根所述導線分別穿過雙孔陶瓷保護管的一側的兩個孔，直至兩根導線從雙孔陶瓷保護管的另一側伸出，將伸出的兩個導線末端的連接點焊接形成測溫節(jié)點；

16、s3,在所述金屬外殼與所述陶瓷片連接的面上沾取密封膠，用于保證所述測溫節(jié)點與所述金屬外殼充分絕緣；

17、s4，所述雙孔陶瓷保護管外壁沾取少量高溫密封膠，粘接于金屬外殼內壁，用于將所述測溫節(jié)點與金屬外殼側壁絕緣，同時確保所述測溫節(jié)點與所述陶瓷片貼緊；

18、s5，通過所述金屬外殼與所述熱電偶側壁之間的縫隙，向所述金屬外殼內部密閉空腔裝填填充粉末，并通過振動臺將填充粉末緊實；

19、s6，向金屬外殼內部密閉空腔中填充密封膠，使其填滿金屬外殼空隙并與所述金屬外殼開口端平齊，用于密封固定所述金屬外殼與熱電偶；

20、s7，所述金屬底板與金屬外殼通過焊接進行連接；

21、s8，在熱電偶另一端焊接所述電連接器。

22、進一步的，所述密封膠為氧化銅雙組份高溫密封膠。

23、進一步的，所述填充粉末選用氧化鎂粉、氧化鋁粉或二氧化硅粉。

24、有益效果：

25、(一)本發(fā)明的高可靠性熱電偶壁面溫度傳感器的陶瓷片設置在金屬外殼內部底面，且熱電偶的兩根導線末端的連接點與陶瓷片接觸，而且，金屬外殼的側壁上連接有金屬底板，增加了溫度傳感器與被測區(qū)域的接觸面積，使連接點形成的測溫節(jié)點能夠快速獲取待測區(qū)域的溫度，提高該溫度傳感器的響應時間。

26、(二)本發(fā)明的高可靠性熱電偶壁面溫度傳感器的兩根導線外套接雙孔陶瓷保護管，確保導線與金屬外殼絕緣，提高可靠性；另外，在金屬外殼內裝填填充粉末后通過高溫密封膠固定密封，一方面提高熱電偶的導熱性能，另一方面增加金屬外殼與熱電偶的密封固定強度，提高該溫度傳感器的操作可靠性。

27、(三)金屬外殼開口端設有內螺紋，用于增加密封膠的粘接性能，進一步提高了可靠性。

28、(四)本發(fā)明的一種高可靠性熱電偶壁面溫度傳感器的裝配方法中，采用振動臺使金屬外殼內部密閉空腔裝填的填充粉末充分緊實，避免填充粉末與熱電偶的導線之間產生氣泡或空洞降低傳感器絕緣性能。

29、(五)本發(fā)明的一種高可靠性熱電偶壁面溫度傳感器的裝配方法中在裝填填充材料后，通過向金屬外殼內填充高溫密封膠，并確保高溫密封膠與金屬外殼開口端平齊，增加熱電偶與金屬外殼的密封性和穩(wěn)固性。

技術特征：

1.一種高可靠性熱電偶壁面溫度傳感器，其特征在于，包括四周封閉一端開口的金屬外殼(3)以及熱電偶(7)；

2.根據權利要求1所述的一種高可靠性熱電偶壁面溫度傳感器，其特征在于，所述開口端與所述熱電偶(7)側壁之間設有密封膠(6)，用于密封固定所述金屬外殼(3)與所述熱電偶(7)。

3.根據權利要求2所述的一種高可靠性熱電偶壁面溫度傳感器，其特征在于，所述金屬外殼(3)開口端設有內螺紋，用于增加密封膠(6)的粘接性能。

4.根據權利要求1所述的一種高可靠性熱電偶壁面溫度傳感器，其特征在于，所述陶瓷片(2)粘接于所述金屬外殼(3)內部底面；

5.根據權利要求1～4任意一項所述的一種高可靠性熱電偶壁面溫度傳感器，其特征在于，所述熱電偶(7)為k型熱電偶；

6.一種高可靠性熱電偶壁面溫度傳感器的裝配方法，用于裝配權利要求1-5任一項所述的壁面溫度傳感器，其特征在于，包括以下步驟：

7.根據權利要求6所述的一種高可靠性熱電偶壁面溫度傳感器的裝配方法，其特征在于，所述密封膠(6)為氧化銅雙組份高溫密封膠。

8.根據權利要求6或7所述的一種高可靠性熱電偶壁面溫度傳感器的裝配方法，其特征在于，所述填充粉末(5)選用氧化鎂粉、氧化鋁粉或二氧化硅粉。

技術總結
本發(fā)明屬于溫度傳感器領域，具體涉及一種高可靠性熱電偶壁面溫度傳感器及其裝配方法。一種高可靠性熱電偶壁面溫度傳感器包括四周封閉一端開口的金屬外殼以及熱電偶；熱電偶外伸有兩根導線的一端以設定長度伸入金屬外殼內，熱電偶的另一端連接電連接器，用于連接外部設備；兩根導線末端相連形成連接點，并與金屬外殼內部底面設置的陶瓷片接觸；兩根導線的至少部分長度穿設于陶瓷保護管，用于使兩根導線與金屬外殼絕緣；一根導線對應穿設于雙孔陶瓷保護管的一個孔；在金屬外殼內裝填填充粉末，用于提高熱電偶的導熱性能；金屬外殼的側壁上連接有金屬底板，用于增加溫度傳感器與被測區(qū)域的接觸面積。

技術研發(fā)人員：雷玥,孫航,郭珊珊,彭旗,郝思齊,高羅強
受保護的技術使用者：陜西電器研究所
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/28