用于高溫氣流溫度測量的環(huán)形薄膜傳感器的制造方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及高溫氣流的瞬態(tài)溫度測量工具，具體是一種用于高溫氣流溫度測量的環(huán)形薄膜傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，高溫氣流的瞬態(tài)溫度測量主要是通過絲狀熱電偶或者薄膜熱電偶實現(xiàn)的。然而實踐表明，現(xiàn)有瞬態(tài)溫度測量工具(絲狀熱電偶或者薄膜熱電偶)由于自身結(jié)構(gòu)所限，存在如下問題:其一，絲狀熱電偶的測量精度是由其直徑?jīng)Q定的(直徑越小，動態(tài)響應速度越高，測量精度越高)。因此，為了提高絲狀熱電偶的測量精度，需要減小其直徑。然而，減小絲狀熱電偶的直徑又會導致其強度降低，由此導致絲狀熱電偶在使用中容易被損壞。因此，為了保證絲狀熱電偶的強度，絲狀熱電偶的直徑不可能無限減小，由此導致其動態(tài)響應速度的提高受到制約，從而導致其測量精度的提高受到制約。其二，薄膜熱電偶非常薄(幾乎無法獨立存在)，因此其通常被加工在基體表面進行使用。然而，由于現(xiàn)有基體表面均為平面(平板表面或者圓柱端面)，導致薄膜熱電偶均為平面薄膜結(jié)構(gòu)，而平面薄膜結(jié)構(gòu)不利于熱流的流動，由此導致其容易產(chǎn)生滯止效應，從而導致其測量誤差較大?；诖?，有必要發(fā)明一種全新的瞬態(tài)溫度測量工具，以解決現(xiàn)有瞬態(tài)溫度測量工具存在的上述問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明為了解決現(xiàn)有瞬態(tài)溫度測量工具測量精度的提高受到制約、測量誤差較大的問題，提供了一種用于高溫氣流溫度測量的環(huán)形薄膜傳感器。
[0004]本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)的:用于高溫氣流溫度測量的環(huán)形薄膜傳感器，包括圓柱形基體、絕緣層、第一薄膜層、第二薄膜層、第一補償線、第二補償線、隔熱護套；
其中，絕緣層包裹于圓柱形基體的外側(cè)面；
第一薄膜層包裹于絕緣層的前部外側(cè)面，第二薄膜層包裹于絕緣層的后部外側(cè)面，第一薄膜層的后端與第二薄膜層的前端重疊構(gòu)成傳感器結(jié)點；
第一補償線的首端與第一薄膜層焊接固定，第二補償線的首端與第二薄膜層焊接固定;
隔熱護套的數(shù)目為兩個；兩個隔熱護套分別包裹于第一薄膜層的前部外側(cè)面和第二薄膜層的后部外側(cè)面；第一補償線與第一薄膜層的焊接點、第二補償線與第二薄膜層的焊接點分別位于兩個隔熱護套內(nèi)。
[0005]工作時，將第一補償線的尾端和第二補償線的尾端均與外部測量電路連接。具體工作過程如下:傳感器結(jié)點感知高溫氣流的瞬態(tài)溫度信號，并將瞬態(tài)溫度信號轉(zhuǎn)換為電壓信號。電壓信號依次通過第一薄膜層/第二薄膜層、第一補償線/第二補償線將電壓信號傳輸至外部測量電路。外部測量電路根據(jù)電壓信號即可測得高溫氣流的瞬態(tài)溫度，由此實現(xiàn)高溫氣流的瞬態(tài)溫度測量。在此過程中，隔熱護套的作用是對補償線與薄膜層的焊接點進行保護，由此避免焊接點感知高溫氣流的瞬態(tài)溫度信號?；谏鲜鲞^程，與現(xiàn)有瞬態(tài)溫度測量工具相比，本發(fā)明所述的用于高溫氣流溫度測量的環(huán)形薄膜傳感器通過采用全新結(jié)構(gòu)，具備了如下優(yōu)點:其一，與絲狀熱電偶相比，本發(fā)明通過采用薄膜材料，使得其測量精度不再由直徑?jīng)Q定，由此使得其動態(tài)響應速度的提高不再受到制約，從而使得其測量精度的提高不再受到制約。其二，與薄膜熱電偶相比，本發(fā)明不再采用平面薄膜結(jié)構(gòu)，而是采用環(huán)形薄膜結(jié)構(gòu)。相較于平面薄膜結(jié)構(gòu)，環(huán)形薄膜結(jié)構(gòu)更有利于熱流的流動，由此有效避免了滯止效應，從而有效減小了測量誤差。
[0006]本發(fā)明結(jié)構(gòu)合理、設計巧妙，有效解決了現(xiàn)有瞬態(tài)溫度測量工具測量精度的提高受到制約、測量誤差較大的問題，適用于高溫氣流的瞬態(tài)溫度測量。
【附圖說明】
[0007]圖1是本發(fā)明的第一種結(jié)構(gòu)示意圖。
[0008]圖2是本發(fā)明的第二種結(jié)構(gòu)示意圖。
[0009]圖3是圖2的A-A剖視圖。
[0010]圖中:1-圓柱形基體，2-絕緣層，3-第一薄膜層，4-第二薄膜層，5-第一補償線，6_第二補償線，7-隔熱護套，8-傳感器結(jié)點，9-補償線護套。
【具體實施方式】
[0011]實施例一
用于高溫氣流溫度測量的環(huán)形薄膜傳感器，包括圓柱形基體1、絕緣層2、第一薄膜層3、第二薄膜層4、第一補償線5、第二補償線6、隔熱護套7 ;
其中，絕緣層2包裹于圓柱形基體1的外側(cè)面；
第一薄膜層3包裹于絕緣層2的前部外側(cè)面，第二薄膜層4包裹于絕緣層2的后部外側(cè)面，第一薄膜層3的后端與第二薄膜層4的前端重疊構(gòu)成傳感器結(jié)點8 ;
第一補償線5的首端與第一薄膜層3焊接固定，第二補償線6的首端與第二薄膜層4焊接固定；
隔熱護套7的數(shù)目為兩個；兩個隔熱護套7分別包裹于第一薄膜層3的前部外側(cè)面和第二薄膜層4的后部外側(cè)面；第一補償線5與第一薄膜層3的焊接點、第二補償線6與第二薄膜層4的焊接點分別位于兩個隔熱護套7內(nèi)。
[0012]在本實施例中，如圖1所示，還包括補償線護套9，且補償線護套9的數(shù)目為兩個；兩個補償線護套9分別包裹于第一補償線5的外側(cè)面和第二補償線6外側(cè)面，且兩個補償線護套9的首端端面分別與兩個隔熱護套7的外側(cè)面固定。工作時，補償線護套的作用是對補償線進行保護。
[0013]具體實施時，圓柱形基體1采用鋼或者非金屬抗沖擊材料制成。絕緣層2采用陶瓷或者二氧化硅或者氮化硅制成。第一薄膜層3采用銅或者鎳鉻合金或者康銅或者鉑銠合金制成。第二薄膜層4采用康銅或者鎳硅合金或者鎳鉻合金或者鉑銠合金制成。第一薄膜層3通過磁控濺射方式或者高溫蒸鍍方式包裹于絕緣層2的前部外側(cè)面，第二薄膜層4通過磁控濺射方式或者高溫蒸鍍方式包裹于絕緣層2的后部外側(cè)面。兩個補償線護套9通過環(huán)氧樹脂材料或者硅膠材料灌封。
[0014]實施例二用于高溫氣流溫度測量的環(huán)形薄膜傳感器，包括圓柱形基體1、絕緣層2、第一薄膜層3、第二薄膜層4、第一補償線5、第二補償線6、隔熱護套7 ;
其中，絕緣層2包裹于圓柱形基體1的外側(cè)面；
第一薄膜層3包裹于絕緣層2的前部外側(cè)面，第二薄膜層4包裹于絕緣層2的后部外側(cè)面，第一薄膜層3的后端與第二薄膜層4的前端重疊構(gòu)成傳感器結(jié)點8 ;
第一補償線5的首端與第一薄膜層3焊接固定，第二補償線6的首端與第二薄膜層4焊接固定；
隔熱護套7的數(shù)目為兩個；兩個隔熱護套7分別包裹于第一薄膜層3的前部外側(cè)面和第二薄膜層4的后部外側(cè)面；第一補償線5與第一薄膜層3的焊接點、第二補償線6與第二薄膜層4的焊接點分別位于兩個隔熱護套7內(nèi)。
[0015]在本實施例中，如圖2-圖3所示，還包括補償線護套9，且補償線護套9的數(shù)目為一個；圓柱形基體1的前端面和后端面之間貫通開設有穿線孔；第一補償線5的尾端穿過穿線孔到達圓柱形基體1的后側(cè)；補償線護套9同時包裹于第一補償線5的外側(cè)面和第二補償線6外側(cè)面，且補償線護套9的首端端面與包裹于第二薄膜層4后部外側(cè)面的隔熱護套7的后端面固定。工作時，補償線護套的作用是對補償線進行保護。
[0016]具體實施時，圓柱形基體1采用鋼或者非金屬抗沖擊材料制成。絕緣層2采用陶瓷或者二氧化硅或者氮化硅制成。第一薄膜層3采用銅或者鎳鉻合金或者康銅或者鉑銠合金制成。第二薄膜層4采用康銅或者鎳硅合金或者鎳鉻合金或者鉑銠合金制成。第一薄膜層3通過磁控濺射方式或者高溫蒸鍍方式包裹于絕緣層2的前部外側(cè)面，第二薄膜層4通過磁控濺射方式或者高溫蒸鍍方式包裹于絕緣層2的后部外側(cè)面。補償線護套9通過環(huán)氧樹脂材料或者硅膠材料灌封。穿線孔通過環(huán)氧樹脂材料灌封。
【主權(quán)項】
1.一種用于高溫氣流溫度測量的環(huán)形薄膜傳感器，其特征在于:包括圓柱形基體(1)、絕緣層(2)、第一薄膜層(3)、第二薄膜層(4)、第一補償線(5)、第二補償線(6)、隔熱護套(7); 其中，絕緣層(2)包裹于圓柱形基體(1)的外側(cè)面； 第一薄膜層(3)包裹于絕緣層(2)的前部外側(cè)面，第二薄膜層(4)包裹于絕緣層(2)的后部外側(cè)面，第一薄膜層(3)的后端與第二薄膜層(4)的前端重疊構(gòu)成傳感器結(jié)點(8); 第一補償線(5)的首端與第一薄膜層(3)焊接固定，第二補償線(6)的首端與第二薄膜層(4)焊接固定； 隔熱護套(7)的數(shù)目為兩個；兩個隔熱護套(7)分別包裹于第一薄膜層(3)的前部外側(cè)面和第二薄膜層(4)的后部外側(cè)面；第一補償線(5)與第一薄膜層(3)的焊接點、第二補償線(6)與第二薄膜層(4)的焊接點分別位于兩個隔熱護套(7)內(nèi)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于高溫氣流溫度測量的環(huán)形薄膜傳感器，其特征在于:還包括補償線護套(9)，且補償線護套(9)的數(shù)目為兩個；兩個補償線護套(9)分別包裹于第一補償線(5)的外側(cè)面和第二補償線(6)外側(cè)面，且兩個補償線護套(9)的首端端面分別與兩個隔熱護套(7)的外側(cè)面固定。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于高溫氣流溫度測量的環(huán)形薄膜傳感器，其特征在于:還包括補償線護套(9)，且補償線護套(9)的數(shù)目為一個；圓柱形基體(1)的前端面和后端面之間貫通開設有穿線孔；第一補償線(5)的尾端穿過穿線孔到達圓柱形基體(1)的后側(cè)；補償線護套(9)同時包裹于第一補償線(5)的外側(cè)面和第二補償線(6)外側(cè)面，且補償線護套(9)的首端端面與包裹于第二薄膜層(4)后部外側(cè)面的隔熱護套(7)的后端面固定。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于高溫氣流溫度測量的環(huán)形薄膜傳感器，其特征在于:圓柱形基體(1)采用鋼或者非金屬抗沖擊材料制成。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于高溫氣流溫度測量的環(huán)形薄膜傳感器，其特征在于:絕緣層(2)采用陶瓷或者二氧化硅或者氮化硅制成。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于高溫氣流溫度測量的環(huán)形薄膜傳感器，其特征在于:第一薄膜層(3 )采用銅或者鎳絡合金或者康銅或者鉑銘合金制成。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于高溫氣流溫度測量的環(huán)形薄膜傳感器，其特征在于:第二薄膜層(4)采用康銅或者鎳娃合金或者鎳絡合金或者鉑銘合金制成。
【專利摘要】本發(fā)明涉及高溫氣流的瞬態(tài)溫度測量工具，具體是一種用于高溫氣流溫度測量的環(huán)形薄膜傳感器。本發(fā)明解決了現(xiàn)有瞬態(tài)溫度測量工具測量精度的提高受到制約、測量誤差較大的問題。用于高溫氣流溫度測量的環(huán)形薄膜傳感器，包括圓柱形基體、絕緣層、第一薄膜層、第二薄膜層、第一補償線、第二補償線、隔熱護套；其中，絕緣層包裹于圓柱形基體的外側(cè)面；第一薄膜層包裹于絕緣層的前部外側(cè)面，第二薄膜層包裹于絕緣層的后部外側(cè)面，第一薄膜層的后端與第二薄膜層的前端重疊構(gòu)成傳感器結(jié)點；第一補償線的首端與第一薄膜層焊接固定，第二補償線的首端與第二薄膜層焊接固定。本發(fā)明結(jié)適用于高溫氣流的瞬態(tài)溫度測量。
【IPC分類】G01K13/02
【公開號】CN105371988
【申請?zhí)枴緾N201510936409
【發(fā)明人】王文廉, 劉喆, 王玉, 趙學敏
【申請人】中北大學
【公開日】2016年3月2日
【申請日】2015年12月16日