一種氧化鋯溫度傳感器的製作方法

2023-07-26 04:38:16 1

專利名稱：一種氧化鋯溫度傳感器的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於溫度測量用傳感器，主要涉及一種超高溫180(TC以上氧 化條件下使用的氧化鋯溫度傳感器，也稱為氧化鋯熱電偶。
技術背景目前，各種測溫儀表中，用於160(TC以上的溫度傳感器主要詳見下表儀器名稱型號型號測溫範圍廣C使用條件接觸式 測溫計'鎳鉻矽-鎳鉻鎂熱電偶WRM0-1300氧化條件鉑銠f鉑熱電偶WRPT-600X0-1600氧化條件鉑銠3f鉑銠6鉑熱電偶WRR-IOO0-1800氧化條件石墨-碳化矽熱電偶0-1800還原條件' 鎢-錸熱電偶0-2200還原條件鉤-鉬熱電偶0-2400還原條件非接觸式 測溫計輻射高溫計WFT-201700-2000光學高溫計WGT-01900-3200' 光電高溫計JGD-1800-3200紅外測溫儀IRT-3000A600-3000從上表可以看出用於氧化條件下180(TC的熱電偶，有雙鉑銠熱電偶。 鉑銠-鉑銠熱電偶使用的最高溫度範圍為0-1S0(TC,實際上，市場上出售的 雙鉑銠熱電偶的長期使用溫度， 一般在1650。C以下。市場上沒有發現在氧化 條件下能測定180(TC以上的接觸式測溫元件。
發明內容本實用新型的目的是提供一種溫度傳感器和氧化鋯熱電偶，使其可以在氧化條件下直接測量120(TC-210(TC的溫度。本實用新型的目的可採用如下技術方案實現其是將氧化鋯製品作為其 一極，耐高溫導電製品作為另一極，兩者之間設置耐高溫絕緣體，上述的氧 化鋯製品、耐高溫導電製品和耐高溫絕緣體固化為一體，並在氧化鋯製品和 耐高溫導電製品上分別設置引線體。本實用新型的理論基礎為眾說周知，不同材料的兩根導線互相焊接起來，將此焊點置於被測溫度 下，兩導線的另一端便可以出現電動勢，其值與被測溫度又確定的關係，這 種溫度傳感器就稱為熱電偶。熱電偶是溫度傳感器的一種。氧化鋯(Zr02)的相對分子質量123.2，真空密度5.68g/cm3、熔點為 267(TC，莫氏硬度為6. 5度，20-100(TC的平均線膨脹係數為10X 10 7°C， 1000 T:熱導率為2.3W/ (m.k)，氧化鋯陶瓷製品的耐壓強度可達2100MPa。氧化鋯製品接近酸性耐火材料，對酸性或中性爐渣具有良好的抗侵蝕 性。在氧化條件下，使用十分穩定。氧化鋯發熱元件(高溫部分)的電阻係數與溫度，在120(TC-200(TC範il 內，各種元件的電阻變化在4-19之間成線性關係。發熱元件高溫部分的表面溫度與電流密度成線性關係。當電路總電流 8-9A時截面積為0. 2cii^的發熱元件的電流密度為40A/ cm2，溫度可達到2000 aC，爐子的功率消耗為1.0-1.5KW。從以上可以看出，氧化鋯發熱元件在1200°C-210(TC之間，在氧化條件 下的電阻係數，電流密度，消耗功率和爐膛溫度之間呈現線性關係。氧化鋯 發熱元件是由氧化鋯和穩定劑混合成的，在110(TC以下不導電，在1200'C -210(TC之間成為導體。這種線性關係為通過1200。C-2100。C之間測定其電阻
係數或電流密度，消耗功率與爐膛溫度的線性關係，達到實現測定被測量環 境溫度的目的，提供了堅實的理論基礎。本實用新型正是利用氧化鋯發熱元件在120CTC-210(TC之間的上述特性製成的熱電偶，熱電轉化器，把電阻或 電流信號轉變成模擬信號或數位訊號，這種數位訊號，可直接與智能儀表相 連接，顯示出設定溫度和測量溫度，達到了在氧化條件下直接測量1200°C -2100'C的目的。需要溫度變化時，再通過儀表反饋給加熱元件，達到控制 環境溫度的目的。

附圖L為本實用新型的一種實施例結構示意圖。圖中1、引線體，2、引線體，3、粉狀氧化鎂，4、氧化鋯陶瓷管，5、 氧化鋯棒。
具體實施方式
結合附圖，說明本實用新型的具體實施例。實施例1:利用氧化鋯發熱元件在120(TC-210(TC之間，在氧化條件下的電阻係數，電流密度，消耗功率和爐膛溫度之間呈現線性關係這一原理。 製作成氧化鋯溫度傳感器如圖1所示，氧化鋯溫度傳感器的一極採用含有一定穩定劑的氧化鋯固熔體做成一頭封口一頭開口的氧化鋯陶瓷管4，另一極也採用含有一定穩定 劑的氧化鋯固熔體做成為直徑為^ 10-15 mm的氧化鋯棒5，氧化鋯棒5作為 耐高溫導電製品其位於氧化鋯陶瓷管4中，兩者底部固化為一體。氧化鋯溫 度傳感器的氧化鋯陶瓷管和氧化鋯棒兩端都可以設置導電引線體。氧化鋯陶 瓷管4和氧化鋯棒5之間有約8-15mm厚的空隙，空隙間填充粉狀氧化鎂3 作為絕緣體，在氧化鋯陶瓷管上端設置一引線體2，在氧化鋯棒5上端安裝 一個引線體1，引線體1和引線體2分別成為氧化鋯溫度傳感器的兩個接線 電極。如果在引線體一端增加一些為了牢固、攜帶方便用的其他裝置，氧化 鋯溫度傳感器的電極部分就算做成了 。
在超過120(TC的熱狀態下，氧化鋯溫度傳感器的兩端，產生的電阻或電 流密度或消耗功率與溫度之間的成線性關係，通過熱電轉化器(市售產品， 其為成熟技術)，把電阻或電流信號轉變成模擬信號或數位訊號，這種數字 信號，可直接與智能儀表相連接，顯示出設定溫度和測量溫度，需要溫度變 化時，在通過儀表反饋給加熱元件，達到控制環境溫度的目的。實施例2:將上述實施例1中氧化鋯陶瓷管4中的氧化鋯棒5換成鉻酸鑭(鉻酸鍶 鑭)棒，兩者之間的聯結點在高溫下固化為一體，兩端可設置導電引線體， 用粉狀氧化鎂3做為絕緣體填料，其可作為另一種形式的氧化鋯溫度傳感器， 也可稱為氧化鋯熱電偶。實施例3:將實施例1中的氧化鋯陶瓷管4用鉻酸鑭(鉻酸鍶鑭)陶瓷管代替作為 耐高溫導電製品，用氧化鋯棒作為氧化鋯製品，兩者之間的聯結點在高M下 固化為一體，兩端可設置導電引線體，兩者之間用粉狀氧化鎂3做為絕緣體 填料，其可作為另一種形式的氧化鋯熱電偶。由於氧化鋯陶瓷材料在室溫到IIO(TC之間不導電，氧化鋯溫度傳感器在 IIOO'C以下時，無法進行溫度測量，因此，氧化鋯溫度傳感器只能用來測量 120(TC以上的高溫段的溫度，若需從室溫到210(TC的全程測量時，需要用鉑 銠熱電偶配合使用，有時，也需要用雙鉑銠熱電偶和紅外測溫儀來校正氧化 鋯熱電偶。
權利要求1、一種氧化鋯溫度傳感器，其特徵是其由氧化鋯製品和耐高溫導電製品構成兩極，兩者之間設置耐高溫絕緣體，氧化鋯製品、耐高溫導電製品和耐高溫絕緣體固化為一體，並在氧化鋯製品和耐高溫導電製品上設置引線體。
2、 根據權利要求書1所述的一種氧化鋯溫度傳感器，其特徵是氧化 鋯製品為一頭封口一頭開口的氧化鋯陶瓷管(4)，耐高溫導電製品為氧化鋯 棒(5)，其位於氧化鋯陶瓷管(4)中，氧化鋯陶瓷管(4)和氧化鋯棒(5) 固化為一體，氧化鋯棒(5)與氧化鋯陶瓷管(4)之間填充粉狀氧化鎂(3) 作為絕緣體.，在氧化鋯陶瓷管(4)的上端設置一引線體(2)，氧化鋯棒(5) 上設置引線體(1)。
3、 根據權利要求書1所述的一種氧化鋯溫度傳感器，其特徵是氧化 鋯製品為一頭封口一頭開口的氧化鋯陶瓷管(4)，耐高溫導電製品為鉻酸鑭 或鉻酸鍶鑭棒，其位於氧化鋯陶瓷管(4)中，鉻酸鑭或鉻酸鍶鑭棒與氧化 鋯陶瓷管(4)之間填充粉狀氧化鎂(3)作為絕緣體，在氧化鋯陶瓷管(4) 的上端設置一引線體(2)，鉻酸鑭或鉻酸鍶鑭棒上設置引線體(1)。
4、 根據權利要求書1所述的一種氧化鋯溫度傳感器，其特徵是耐高 溫導電製品為一頭封口一頭開口的鉻酸鑭陶瓷管，氧化鋯製品為氧化鋯棒， 其位於鉻酸鑭或鉻酸鍶鑭陶瓷管中，氧化鋯棒與鉻酸鑭或鉻酸鍶鑭陶瓷管之 間填充粉狀氧化鎂作為絕緣體，在鉻酸鑭或鉻酸鍶鑭陶瓷管的上端設置一引 線體，在氧化鋯棒上設置引線體。
專利摘要本實用新型公開了一種氧化鋯溫度傳感器，其是將氧化鋯製品作為其一極，耐高溫導電製品作為另一極，兩者之間設置耐高溫絕緣體，上述的氧化鋯製品、耐高溫導電製品和耐高溫絕緣體固化為一體，並在氧化鋯製品和耐高溫製品上設置引線體。本實用新型是利用氧化鋯發熱元件在1200℃-2100℃之間，其電阻係數或電流密度，消耗功率與爐膛溫度成線性關係的上述特性和不同材料的兩根導線互相焊接起來，兩導線的另一端便可以出現電動勢，其值與被測溫度又確定的關係製成的氧化鋯溫度傳感器。把電阻或電流信號轉變成模擬信號或數位訊號，其直接與智能儀表相連接，顯示出設定溫度和測量溫度，達到了在氧化條件下直接測量1200℃-2100℃的目的。
文檔編號G01K7/02GK201016815SQ200720089919
公開日2008年2月6日 申請日期2007年4月6日 優先權日2007年4月6日
發明者吳愛軍, 周森安, 張玉清, 耿可明, 郭進武 申請人:洛陽市西格馬儀器製造有限公司