用于高溫氣流溫度測量的環形薄膜傳感器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及高溫氣流的瞬態溫度測量工具，具體是一種用于高溫氣流溫度測量的環形薄膜傳感器。
【背景技術】
[0002]目前，高溫氣流的瞬態溫度測量主要是通過絲狀熱電偶或者薄膜熱電偶實現的。然而實踐表明，現有瞬態溫度測量工具(絲狀熱電偶或者薄膜熱電偶)由于自身結構所限，存在如下問題:其一，絲狀熱電偶的測量精度是由其直徑決定的(直徑越小，動態響應速度越高，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構，而平面薄膜結構不利于熱流的流動，由此導致其容易產生滯止效應，從而導致其測量誤差較大。基于此，有必要發明一種全新的瞬態溫度測量工具，以解決現有瞬態溫度測量工具存在的上述問題。
【發明內容】
[0003]本發明為了解決現有瞬態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形薄膜傳感器。
[0004]本發明是采用如下技術方案實現的:用于高溫氣流溫度測量的環形薄膜傳感器，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面；
第一薄膜層包裹于絕緣層的前部外側面，第二薄膜層包裹于絕緣層的后部外側面，第一薄膜層的后端與第二薄膜層的前端重疊構成傳感器結點；
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面和第二薄膜層的后部外側面；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。
[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:傳感器結點感知高溫氣流的瞬態溫度信號，并將瞬態溫度信號轉換為電壓信號。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。外部測量電路根據電壓信號即可測得高溫氣流的瞬態溫度，由此實現高溫氣流的瞬態溫度測量。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溫度信號。基于上述過程，與現有瞬態溫度測量工具相比，本發明所述的用于高溫氣流溫度測量的環形薄膜傳感器通過采用全新結構，具備了如下優點:其一，與絲狀熱電偶相比，本發明通過采用薄膜材料，使得其測量精度不再由直徑決定，由此使得其動態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，本發明不再采用平面薄膜結構，而是采用環形薄膜結構。相較于平面薄膜結構，環形薄膜結構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]本發明結構合理、設計巧妙，有效解決了現有瞬態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溫度測量。
【附圖說明】
[0007]圖1是本發明的第一種結構示意圖。
[0008]圖2是本發明的第二種結構示意圖。
[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的外側面；
第一薄膜層3包裹于絕緣層2的前部外側面，第二薄膜層4包裹于絕緣層2的后部外側面，第一薄膜層3的后端與第二薄膜層4的前端重疊構成傳感器結點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的前部外側面和第二薄膜層4的后部外側面；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。
[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的外側面和第二補償線6外側面，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的后部外側面。兩個補償線護套9通過環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的外側面；
第一薄膜層3包裹于絕緣層2的前部外側面，第二薄膜層4包裹于絕緣層2的后部外側面，第一薄膜層3的后端與第二薄膜層4的前端重疊構成傳感器結點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的前部外側面和第二薄膜層4的后部外側面；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。
[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；補償線護套9同時包裹于第一補償線5的外側面和第二補償線6外側面，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的后部外側面。補償線護套9通過環氧樹脂材料或者硅膠材料灌封。穿線孔通過環氧樹脂材料灌封。
【主權項】
1.一種用于高溫氣流溫度測量的環形薄膜傳感器，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)的外側面； 第一薄膜層(3)包裹于絕緣層(2)的前部外側面，第二薄膜層(4)包裹于絕緣層(2)的后部外側面，第一薄膜層(3)的后端與第二薄膜層(4)的前端重疊構成傳感器結點(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)的前部外側面和第二薄膜層(4)的后部外側面；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。2.根據權利要求1所述的用于高溫氣流溫度測量的環形薄膜傳感器，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)的外側面和第二補償線(6)外側面，且兩個補償線護套(9)的首端端面分別與兩個隔熱護套(7)的外側面固定。3.根據權利要求1所述的用于高溫氣流溫度測量的環形薄膜傳感器，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；補償線護套(9)同時包裹于第一補償線(5)的外側面和第二補償線(6)外側面，且補償線護套(9)的首端端面與包裹于第二薄膜層(4)后部外側面的隔熱護套(7)的后端面固定。4.根據權利要求1所述的用于高溫氣流溫度測量的環形薄膜傳感器，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.根據權利要求1所述的用于高溫氣流溫度測量的環形薄膜傳感器，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.根據權利要求1所述的用于高溫氣流溫度測量的環形薄膜傳感器，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.根據權利要求1所述的用于高溫氣流溫度測量的環形薄膜傳感器，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】本發明涉及高溫氣流的瞬態溫度測量工具，具體是一種用于高溫氣流溫度測量的環形薄膜傳感器。本發明解決了現有瞬態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面；第一薄膜層包裹于絕緣層的前部外側面，第二薄膜層包裹于絕緣層的后部外側面，第一薄膜層的后端與第二薄膜層的前端重疊構成傳感器結點；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。本發明結適用于高溫氣流的瞬態溫度測量。
【IPC分類】G01K13/02
【公開號】CN105371988
【申請號】CN201510936409
【發明人】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