一種高精度感溫探頭的製作方法
2024-03-22 14:17:05 2
專利名稱：一種高精度感溫探頭的製作方法
技術領域：
本發明涉及溫度探測技術領域，特別是適用於測溫精度高、流體溫度變化快的測 溫需求的一種高精度感溫探頭。
背景技術：
溫度是表示物體冷熱程度的物理量，是工業生產和科學實驗中最普遍、最重要的 熱工參數之一。測量溫度方法有接觸式測量和非接觸式測量之分。接觸式測量是選擇某一 介質與被測物體相接觸，並進熱交換，兩者達到熱平衡狀態時，通過測量介質的相關物理量 (例如液體的體積，熱電偶的熱電勢，導體的電阻等)，得到被測物體的物理量參數。在溫度 探測技術即主要為探頭利用技術領域中，探頭形式主要有膨脹類、電阻類、熱電類、顯色類 等，特別是電阻類具有非常廣泛的應用。針對溫度這一重要而普遍的參數，人們做了不少探索與創新，但是很多因素制約 著溫度探測的準確性，例如傳統探頭的金屬感溫探頭部分嵌於保護套管內部不與外界直 接接觸，加之信號傳遞中的一些外界環境溫度幹擾，無可避免會產生一定的測量誤差；而保 護套管與測溫介質溫度往往不一致，保護套管就會在溫差作用下散熱或者吸熱，從而導致 了測量的延時，探測過程反應遲鈍；在材料的選擇上，套管材料須滿足一定的硬度，密封，耐 腐蝕等條件，由於材料本身特性，保護套管與感溫探頭不容易實現連接，連接探頭與套管的 材料更加挑剔，其需要導熱係數小，黏結性也要滿足防斷裂等工藝要求。在許多工程領域中對溫度測量有較高的要求，例如在地源熱泵土壤熱響應測試 中，地下埋管進出口水溫度差可能會低於2K，此時使用傳統的測溫探頭，精度一般在士 IK 左右，在很多情況下這種溫度探頭不能準確的測量出進出口水溫差，所以這種測溫探頭不 能滿足測量要求。除此以外的很多工程領域也存在著類似的情況，所以急需一種精確而廉 價的測溫探頭。
發明內容
本發明的目的是提供一種高精度感溫探頭，其通過隔離方式切斷感溫探頭與保護 套管之間的傳熱聯繫，同時使感溫器件與測溫介質直接接觸，並同時阻隔信號傳遞中的幹 擾源，解決目前溫度探測技術中保溫套管影響測溫精度的問題。為了達到上述目的，本發明對現有技術中存在的問題作了進一步分析管 道中流體溫度的測量，是熱工測量中經常遇到的問題，例如管道中水溫度的測量。如 圖為測量裝置示意圖，在管道中流過溫度為％的流體，管道周圍溫度為t2，如果
、<%，就有熱量沿著感受件向外導出，這就是導熱損失。由於存在導熱損失，感受件的溫
度、比流體溫度tg要低些，即產生了導熱誤差t.2-is。(由於保護套管或測溫管的直徑不
大，可假定感受件和其外面的保護套管或測溫管的溫度一致，都是tg)。根據傳熱學原理，可 以得到導熱誤差的關係式為
權利要求
1.一種高精度感溫探頭，包括探頭部分的感溫絲，與感溫絲連接、用於傳遞電信號的導 線，保護套管，其特徵是，探頭部分還包括探頭保護層(4)，感溫絲位於探頭保護層內，感溫 絲(1)與探頭保護層(4)之間設有感溫填充材料(9);導線穿過保護套管內部，導線與保護 套管之間設有導線隔熱填充材料(8);探頭保護層與保護套管之間通過密封圈連接。
2.根據權利要求1所述的高精度感溫探頭，其特徵是，導線(3)外圍設有絕緣保護內層(7)。
3.根據權利要求2所述的高精度感溫探頭，其特徵是，保護套管(2)和絕緣保護內層 (7)之間還設有絕緣保護外層(6)。
4.根據權利要求3所屬的高精度感溫探頭，其特徵是，導線隔熱填充材料(8)設在保護 套管(2 )與絕緣保護外層(6 )之間。
5.根據權利要求1或2所述的高精度感溫探頭，其特徵是，保護套管(2)與密封圈(5) 之間為螺紋連接。
6.根據權利要求1或2所述的高精度感溫探頭，其特徵是，探頭保護層(4)與密封圈 (5)之間為矽膠粘合劑連接。
7.根據權利要求4所述的高精度感溫探頭，其特徵是，導線隔熱填充材料(8)為聚氨酯 材料，其將絕緣保護外層(6)與保護套管(2)之間的空隙全部填滿。
8.根據權利要求1或2所述的高精度感溫探頭，其特徵是，感溫填充材料(9)為有一 定的機械強度，並且熱容比較小，導熱係數較大的陶瓷材料，其將感溫絲(1)與探頭保護層 (4)之間的空隙全部填滿。
全文摘要
本發明公開一種高精度感溫探頭，該感探頭包括探頭部分的感溫絲，與感溫絲連接、用於傳遞電信號的導線，保護套管，探頭部分感溫絲的外部設有探頭保護層，感溫絲與探頭保護層之間填充感溫材料；導線穿過保護套管內部；探頭保護層與保護套管之間通過密封圈連接。本發明通過採用上述新型封裝隔離技術，消除保護套管以及封裝材料造成的感溫延遲，並阻斷環境溫度對感溫器件的傳熱幹擾，可以確保探頭只受被測流體的溫度場作用，探頭測量溫度就是被測流體的當時準確溫度，測溫精度高、反應速度快。該技術特別適用於測溫精度、流體溫度變化快的場合，例如對行腔內流體、循環流體的溫度測量。
文檔編號G01K7/00GK102062642SQ20101059156
公開日2011年5月18日 申請日期2010年12月16日 優先權日2010年12月16日
發明者喬衛來, 安二銘, 龐麗穎, 徐相梅, 朱晟, 陳九法, 陳軍偉, 高龍 申請人:東南大學