本發(fā)明涉及一種繞絲式鎳電阻敏感元件及制作方法，屬熱電器件的制造技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

熱電阻傳感器具有測(cè)溫范圍大、準(zhǔn)確度高、性能穩(wěn)定、重復(fù)性好等特點(diǎn)，是一種比較理想的溫度檢測(cè)元件，在航空發(fā)動(dòng)機(jī)上被廣泛應(yīng)用于大氣溫度、燃滑油溫度的測(cè)量。純金屬或稀合金電阻溫度系數(shù)大，電阻-溫度特性曲線復(fù)現(xiàn)性好，是電阻溫度傳感器的理想材料，其中Pt、Ni等過(guò)渡族金屬電阻率較大，加工性能好，常被用作電阻溫度傳感器材料。根據(jù)各自特點(diǎn)，它們所使用的環(huán)境及溫度范圍有所不同，一般而言，鉑電阻具有測(cè)溫精度高、化學(xué)性能穩(wěn)定可靠、測(cè)溫范圍寬的特點(diǎn)，可作為標(biāo)準(zhǔn)電阻溫度計(jì)使用。

但對(duì)于工業(yè)應(yīng)用來(lái)說(shuō)，特別是在較低的溫度條件下，鎳電阻可以部分代替鉑電阻，具有廣泛的應(yīng)用前景。與鉑電阻相比，鎳電阻具有較高的電阻溫度系數(shù)，比鉑電阻高出50％以上，靈敏度較高，在一般情況下鎳絲的化學(xué)性能也比較穩(wěn)定，與氧、氯等元素不起作用，鎳絲還能在表面生成一層致密的氧化鎳，具有保護(hù)作用。鎳絲的可焊性好，同時(shí)價(jià)格低廉。在200℃以下，鎳的電阻溫度特性線性度較好，因此機(jī)載電阻傳感器在200℃以下較多采用鎳電阻。

目前，鎳電阻中常用的為薄膜式鎳電阻，薄膜式鎳電阻采用的是薄膜技術(shù)、微細(xì)加工技術(shù)生產(chǎn)的敏感元件，因此具有體積小、熱容小、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)，但由于薄膜式鎳電阻體積小、熱容小，自熱現(xiàn)象表現(xiàn)十分明顯，影響測(cè)量誤差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：鑒于現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明目的在于提供一種自熱小、可靠性高的繞絲式鎳電阻敏感元件及制作方法。

本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：一種繞絲式鎳電阻敏感元件，包括骨架、導(dǎo)電環(huán)、支撐件、鎳絲和錳銅絲；骨架為帶有螺紋孔的旋轉(zhuǎn)體，導(dǎo)電環(huán)數(shù)量為3個(gè)，按順序模壓在支撐件上，其中，第一和第三導(dǎo)電環(huán)包括環(huán)體和引腳，環(huán)體設(shè)有缺口，第二導(dǎo)電環(huán)為帶有缺口的環(huán)體，位于第一和第三導(dǎo)電環(huán)之間。支撐件為旋轉(zhuǎn)體，一端設(shè)有與骨架螺紋孔配合的螺柱段，通過(guò)螺柱段與骨架連接，位于第二和第三導(dǎo)電環(huán)之間的支撐件上設(shè)有凹槽，凹槽中繞制有錳銅絲，錳銅絲一端與第二導(dǎo)電環(huán)連接，另一端與第三導(dǎo)電環(huán)連接。骨架上繞制有鎳絲，鎳絲一端與第一導(dǎo)電環(huán)連接，另一端與第二導(dǎo)電環(huán)連接。

所述骨架的材料為純銅。

所述支撐件的材料為模塑料。

所述三個(gè)導(dǎo)電環(huán)的缺口方向互相錯(cuò)開(kāi)。

所述導(dǎo)電環(huán)的材料為鎳。

所述骨架上涂有絕緣漆并繞包有膠帶。

所述鎳絲在骨架上采用無(wú)感雙線繞制法繞制。＇

所述繞制后的鎳絲表面涂一層絕緣涂料。

一種制作上述繞絲式鎳電阻敏感元件的方法，包括以下步驟：

步驟1：將第一導(dǎo)電環(huán)、第二導(dǎo)電環(huán)和第三導(dǎo)電環(huán)與支撐件模壓成一體，支撐件頭部設(shè)有螺紋段，與骨架螺紋孔連接在一起；

步驟2：在骨架外表面涂一層絕緣漆固化后繞包一層膠帶，膠帶包繞至第一導(dǎo)電環(huán)，在骨架上繞制鎳絲后涂一層絕緣涂料并固化；

步驟3：將步驟2繞好的組件進(jìn)行退火處理；

步驟4：測(cè)量步驟3退火處理后的組件在0℃和100℃時(shí)的鎳絲電阻值R＇_0Ni和R＇_100Ni，計(jì)算出鎳絲的電阻溫度系數(shù)α＝(R＇_100Ni-R＇_0Ni)/100R＇_0Ni；根據(jù)鎳電阻敏感溫元件在0℃和100℃時(shí)所要達(dá)到的電阻值R₀和R₁₀₀，結(jié)合理論公式R₀＝R_0Ni+R_Mn和R₁₀₀＝R_100Ni+R_Mn，可推出R_0Ni＝(R₁₀₀-R₀)/α，其中R_0Ni為鎳絲在0℃℃時(shí)的理論電阻值，R_100Ni為鎳絲在100℃時(shí)的理論電阻值，R_Mn為錳銅絲的電阻值，R_Mn隨溫度的變化而幾乎不變；根據(jù)前述測(cè)量計(jì)算得到的鎳絲電阻溫度系數(shù)α，即可確定敏感元件中鎳絲在0℃時(shí)的電阻值R_0Ni，然后調(diào)試組件中的鎳絲6使其0℃時(shí)達(dá)到規(guī)定的電阻值R_0Ni；

步驟5：將調(diào)試好的鎳絲一端焊接在第一導(dǎo)電環(huán)上，另一端焊接在第二導(dǎo)電環(huán)上；

步驟6：在支撐件的凹槽上繞制錳銅絲，根據(jù)R_Mn＝R₀-R_0Ni，計(jì)算得到錳銅絲的電阻值R_Mn，調(diào)試錳銅絲使其達(dá)到規(guī)定的電阻值R_Mn，然后將錳銅絲一端焊接在第二導(dǎo)電環(huán)上，另一端焊接在第三導(dǎo)電環(huán)上；

步驟7：對(duì)步驟6獲得的繞絲組件進(jìn)行調(diào)試，使其在0℃時(shí)的電阻值達(dá)到所需的電阻值R₀，然后將鎳絲和錳銅絲表面涂一層絕緣涂料并固化，再將繞絲組件進(jìn)行溫度循環(huán)處理；

步驟8：將步驟7獲得的繞絲組件表面繞包一層膠帶進(jìn)行保護(hù)，以獲得所述的繞絲式鎳電阻敏感元件。

其中，步驟3所述的退火處理?xiàng)l件為220℃保溫10h；

其中，步驟7所述的溫度循環(huán)處理?xiàng)l件為在-55℃～200℃下進(jìn)行5次循環(huán)處理，每次循環(huán)在-55℃和200℃上各保持1h。

有益效果：本發(fā)明有效解決了鉑電阻敏感元件電阻溫度系數(shù)及靈敏度偏低的問(wèn)題，通過(guò)在骨架上繞制鎳絲，相對(duì)于薄膜式鎳電阻，熱容量大，自熱誤差小，具有高可靠性、長(zhǎng)壽命等優(yōu)點(diǎn)，能夠應(yīng)用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)大氣溫度和燃滑油溫度的測(cè)量，本發(fā)明裝配的傳感器已通過(guò)環(huán)境鑒定試驗(yàn)、壽命試驗(yàn)、可靠性強(qiáng)化試驗(yàn)及外場(chǎng)試車考核，工作性能穩(wěn)定，滿足使用要求。由于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和制作方法相對(duì)簡(jiǎn)單，可操作性強(qiáng)，因而本發(fā)明可取代鉑電阻敏感溫元件運(yùn)用到民用產(chǎn)品中。

附圖說(shuō)明：

圖1是本發(fā)明中敏感元件繞絲前的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明中敏感元件繞絲后的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中，1為骨架，2、3、4為導(dǎo)電環(huán)，5為支撐件，6為鎳絲，7為錳銅絲。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)說(shuō)明：

如圖1、2所示，一種繞絲式鎳電阻敏感元件，包括骨架1、導(dǎo)電環(huán)、支撐件5、鎳絲6和錳銅絲7；骨架1為帶有螺紋孔的旋轉(zhuǎn)體，導(dǎo)電環(huán)數(shù)量為3個(gè)，按順序模壓在支撐件5上，其中，第一和第三導(dǎo)電環(huán)包括環(huán)體和引腳，環(huán)體設(shè)有缺口，第二導(dǎo)電環(huán)為帶有缺口的環(huán)體，位于第一和第三導(dǎo)電環(huán)之間。支撐件為旋轉(zhuǎn)體，一端設(shè)有與骨架螺紋孔配合的螺柱段，通過(guò)螺柱段與骨架1連接，位于第二和第三導(dǎo)電環(huán)之間的支撐件5上設(shè)有凹槽，凹槽中繞制有錳銅絲7，錳銅絲7一端與第二導(dǎo)電環(huán)3連接，另一端與第三導(dǎo)電環(huán)4連接。骨架1上繞制有鎳絲6，鎳絲6一端與第一導(dǎo)電環(huán)2連接，另一端與第二導(dǎo)電環(huán)3連接。

所述骨架的材料為純銅。

所述支撐件的材料為模塑料。

所述三個(gè)導(dǎo)電環(huán)的缺口方向互相錯(cuò)開(kāi)。

所述導(dǎo)電環(huán)的材料為鎳。

所述骨架上涂有絕緣漆并繞包有膠帶。

所述鎳絲6在骨架1上采用無(wú)感雙線繞制法繞制。

所述繞制后的鎳絲6表面涂一層絕緣涂料。

一種制作上述繞絲式鎳電阻敏感元件的方法，包括以下步驟：

步驟1：將第一導(dǎo)電環(huán)2、第二導(dǎo)電環(huán)3和第三導(dǎo)電環(huán)4與支撐件5模壓成一體，三個(gè)導(dǎo)電環(huán)的缺口方向互相錯(cuò)開(kāi)，支撐件5頭部設(shè)有螺紋段，與骨架1螺紋孔連接在一起，螺紋連接處涂有鎖緊液；

步驟2：為保證絕緣性能，在骨架1外表面涂一層絕緣漆固化后繞包一層膠帶，膠帶包繞至第一導(dǎo)電環(huán)2；為有效降低電感，采用無(wú)感雙線繞制法繞制鎳絲6后在其表面涂一層絕緣涂料并固化；

步驟3：將步驟2繞好的組件進(jìn)行220℃保溫10h的退火處理，以消除內(nèi)應(yīng)力的影響；

步驟4：測(cè)量步驟3退火處理后的組件在0℃和100℃時(shí)的鎳絲電阻值R＇_0Ni和R＇_100Ni，計(jì)算出鎳絲的電阻溫度系數(shù)α＝(R＇_100Ni-R＇_0Ni)/100R＇_0Ni；根據(jù)鎳電阻敏感溫元件在0℃和100℃時(shí)所要達(dá)到的電阻值R₀和R₁₀₀，結(jié)合理論公式R₀＝R_0Ni+R_Mn和R₁₀₀＝R_100Ni+R_Mn，可推出R_0Ni＝(R₁₀₀-R₀)/α，其中R_0Ni為鎳絲在0℃℃時(shí)的理論電阻值，R_100Ni為鎳絲在100℃時(shí)的理論電阻值，R_Mn為錳銅絲的電阻值，R_Mn隨溫度的變化而幾乎不變；根據(jù)前述測(cè)量計(jì)算得到的鎳絲電阻溫度系數(shù)α，即可確定敏感元件中鎳絲在0℃時(shí)的電阻值R_0Ni，然后調(diào)試組件中的鎳絲6使其0℃時(shí)達(dá)到規(guī)定的電阻值R_0Ni；

步驟5：將調(diào)試好的鎳絲6一端焊接在第一導(dǎo)電環(huán)2上，另一端焊接在第二導(dǎo)電環(huán)3上；

步驟6：在支撐件5的凹槽上按順時(shí)針?lè)较蚶@制錳銅絲7，根據(jù)R_Mn＝R₀-R_0Ni，計(jì)算得到錳銅絲的電阻值R_Mn，調(diào)試錳銅絲7使其達(dá)到規(guī)定的電阻值R_Mn，然后將錳銅絲7一端焊接在第二導(dǎo)電環(huán)3上，另一端焊接在第三導(dǎo)電環(huán)4上；

步驟7：對(duì)步驟6獲得的繞絲組件進(jìn)行調(diào)試，使其在0℃時(shí)的電阻值達(dá)到所需的電阻值R₀，然后將鎳絲6和錳銅絲7表面涂一層絕緣涂料并固化；為穩(wěn)定精度，將繞絲組件進(jìn)行-55℃～200℃的溫度循環(huán)處理，共進(jìn)行5個(gè)循環(huán)，在每個(gè)循環(huán)的最低和最高溫度上各保持1h；

步驟8：將步驟7獲得的繞絲組件表面繞包一層膠帶進(jìn)行保護(hù)，以獲得所述的繞絲式鎳電阻敏感元件。