一種環狀熱電堆溫度傳感器的製作方法
2023-06-01 12:56:41
專利名稱：一種環狀熱電堆溫度傳感器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種環狀熱電堆溫度傳感器。
ε儀器常數。
U熱電堆感應到的溫差熱電勢，其中U＝neΔT，n為組成熱電堆的熱電偶的數目，e為熱電偶的塞貝克係數(Seebeck coefficient)，ΔT為熱電堆的兩端所感應到的溫度差。
τ熱量計的時間常數，τ＝C/G，C為反應池(包括內部物質和一半熱電堆)的熱容，G為熱電堆的熱導率。
由U＝neΔT可知，對於相同的熱量變化所導致的溫度差，組成熱電堆的熱電偶的數目越多，則產生的熱電勢也越大，也即熱電偶的數目越多，可以檢測的溫度差就越小，可檢測的最小熱量也越小。由τ＝C/G可知，對於熱量計C和G固定，因此熱量計的時間常數也就被固定下來，這一點對於研究不同類型的反應是不利的。另外，一臺熱量計做好後，由於其他部件的限制，其反應池的大小也已基本確定，測定不同物質的熱效應時只能使用同一反應池，這一點對於研究反應量不同的各種反應有諸多不便。
本發明解決其技術問題所採用的技術方案是一種環狀熱電堆溫度傳感器，包括由熱電偶構成的熱電堆，其特殊之處是設有絕緣的大圓環和小圓環，大圓環和小圓環上各有相同數目的均勻分布的槽，熱電偶被焊接成環狀熱電堆，環狀熱電堆用絕緣材料固定於大、小圓環的槽中，構成一個熱電堆單元，由若干個熱電堆單元上下層疊串聯成環狀熱電堆溫度傳感器。
由大、小圓環構成的熱電堆單元的小環緊貼反應池的外壁，大環緊貼恆溫塊。整個熱電堆由足夠數量的熱電堆單元上下層疊串聯起來而構成，這樣就可以通過增加熱電堆單元的數目而方便地增加熱電偶的數目。
上述大、小圓環的一部分槽裝有熱電堆，其餘槽空置或填充導熱材料。即當其中某些層的大、小環的槽中不安裝熱電堆，而是讓其空置或在其槽中裝入不同導熱性能的材料絲(安裝導熱絲的數量可以根據需要而變化)時，就可改變量熱元件的熱傳導性能，於是可以方便地改變熱量計的時間常數，從而適應各種不同類型反應的需要。
另外，構成熱電堆的某一個或數個熱電堆單元的大、小圓環的槽中，也可全部空置或填充導熱材料。
由於熱電堆單元的小圓環緊貼反應池，所以只需改變小圓環的大小就可以達到改變反應池容積的目的，以適應不同反應量的需要。
本發明的有益效果是，本發明的感溫元件(熱電堆)和反應池均設計為可以更換的部件，可以方便地改變構成熱電堆的熱電偶的數目，也可以靈活地調節熱量計的時間常數，適應不同類型反應的需要，還可以改變反應池容積的大小，適應不同反應量的需要，並且這種熱電堆從整體上說結構緊湊，簡單，可用於微量熱量計。
圖2是熱電堆單元的示意圖。
上述大、小圓環的部分槽裝有熱電堆，其餘槽空置或填充導熱材料。
構成熱電堆的某一個或數個熱電堆單元的大、小圓環的槽中，也可全部空置或填充導熱材料。
填充導熱材料的方式可以是將大、小圓環的對應槽(如大、小環的徑向對應槽或斜向槽)通過導熱材料連接；大、小環的槽分別填充導熱材料等。
實施例由鋁合金加工而成的大、小圓環上各有50個均勻分布的槽，帶槽大、小圓環均經電化學鈍化絕緣處理，以確保熱電偶不短路。由50對鎳鉻，康銅絲焊成的環狀熱電堆放入大、小圓環的槽中，整個環狀熱電堆用環氧樹脂固定在大、小圓環的槽內，並各留出一頭一尾以供串聯。將30個固定好的大、小圓環按順序上下層疊串聯起來，即構成有1500對鎳鉻，康銅熱電偶的熱電堆。
由30個大、小圓環層疊起來的熱電堆，當其最上端和最下端的兩層，其槽中不放入熱電堆，而在其槽內放置連接大、小環的對應槽的銅絲，這樣與原來全部放熱電堆的相比，可以減小熱量計的時間常數。
減小小圓環的內外徑(環的寬度不變)，這樣就可以減小反應池的容積；而增大小圓環的內外徑(環的寬度不變)，可以增大反應池的容積。
權利要求
1.一種環狀熱電堆溫度傳感器，包括由熱電偶構成的熱電堆，其特徵是設有絕緣的大圓環和小圓環，大圓環和小圓環上各有相同數目的均勻分布的槽，熱電偶被焊接成環狀熱電堆，環狀熱電堆用絕緣材料固定於大、小圓環的槽中，構成一個熱電堆單元，由若干個熱電堆單元上下層疊串聯成環狀熱電堆溫度傳感器。
2.根據權利要求1所述的傳感器，其特徵是大、小圓環的部分槽裝有熱電堆，其餘槽空置或填充導熱材料。
3.根據權利要求1所述的傳感器，其特徵是構成熱電堆的某一個或數個熱電堆單元的大、小圓環的槽中，全部空置或填充導熱材料。
全文摘要
本發明涉及一種環狀熱電堆溫度傳感器,包括由熱電偶構成的熱電堆,其特殊之處是:設有絕緣的大圓環和小圓環,大圓環和小圓環上各有相同數目的均勻分布的槽,熱電偶被焊接成環狀熱電堆,環狀熱電堆用絕緣材料固定於大、小圓環的槽中,構成一個熱電堆單元,由若干個熱電堆單元上下層疊串聯成環狀熱電堆溫度傳感器。本發明的有益效果是,本發明的感溫元件(熱電堆)和反應池均設計為可以更換的部件,可以方便地改變構成熱電堆的熱電偶的數目,也可以靈活地調節熱量計的時間常數,適應不同類型反應的需要,還可以改變反應池容積的大小,適應不同反應量的需要,並且這種熱電堆從整體上說結構緊湊,簡單,可用於微量熱量計。
文檔編號G01K7/02GK1352381SQ0113826
公開日2002年6月5日 申請日期2001年12月10日 優先權日2001年12月10日
發明者汪存信, 張恆, 唐浩, 李 傑, 劉欲文, 王志勇 申請人:武漢大學