CN101419097A - 测温电热管的检测和制造方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种“测温电热管的检测、检验和制造方法”，同时独创了“PTC电热合金特性仪”及其检测、检验、制造和其装置。它包括：对PTC电热合金的电阻温度系数和电阻率之间的关系，测温电热管发展进化过程的四个阶段，PTC电热合金特性仪的工作原理及利用其制造测温电热管的过程，从铁、镍等元素等配料到PTC电热合金丝及其制造成测温电热管的方法和检测、检验及形成装置的方法。对测温电热管各个重要温度点进行分析，解决了测温电热管制造过程工艺各种因数引起的误差，达到了精度要求，用PTC合金丝的智能材料的[感温、应变、加热]简化成一个元件来取代[传感+温度信号处理+执行]落后控温方法。简化了结构、降低了成本。

Description

测温电热管的检测和制造方法及装置

技术领域

本发明涉及测温电热管的检测和制造领域，尤其用PTC电热合金特性仪来检测、检验和制造测温电热管的方法。

背景技术

电热管测量温度已成为公知，用热电偶、热电阻固定在电热管某一个代表点产生相应的微电压或热敏电阻信号用信号电缆传输给温控仪，然后驱动接触器、固态继电器、可控硅等执行元件对电热管进行调压、调功实行控温。这个控温恒温控制有三个过程：

i 传感器取出提供温度信号；

ii 温度信号处理和控制；

iii 驱动执行元件达到温度要求。

用热电偶、热电阻取一个代表点有以下缺点：

1 对于工业电热管长度3～15m长左右首、尾端温差无法控温；

2 对于在法兰上组成的电热管束用测温代表点的控温方法会引起较大的误差。

3 对于公布的CN2108391U及CN139949A文献所述，管温上升会引起其电阻的增大，随之发热功率降低，起到调功恒温或限温保护功能，电热管内的螺旋丝温度比管壳表面要高得多，且实际温度不确定。对于已公布的专利文献：测温电热管20061071377.9文献，虽然能知道发热丝和其表面温度，但没有达到完成制造测温电热管的产品目的。因此由镍、铁及锰、钴、铌、硅、钛、稀土元素成分冶炼和拉拔成电热合金原材料作为发热丝的多道工艺将引起很大的误差和偏差，有三个方面：①公式推算不能正确真实反映实际PTC电热合金丝的电阻值随温度变化规律，用指数函数表示明显存在区域的限制性；②对于制造每批每支测温电热管都存在材料、设备、操作等各种不一致性的因素；③用一般烘箱的精度不适合PTC电热合金丝的电阻值随温度变化规律的检测。所以，测温电热管设计的准确性受到了影响，甚至达不到期望使用寿命。

发明内容

为了减少篇幅作以下简化：

PTC电热合金丝：简称：“PTC丝”；

PTC合金特性仪简称：“特性仪”；

测温电热管简称：“测温管”；

PTC合金螺旋丝简称：“PTC螺旋丝”；

1、PTC电热合金的电阻温度系数和电阻率

一切电阻式电加热器方式都可以用“焦耳一楞次定律”Q＝A＝I²*R*t来进行解释，由于金属中有数量巨大的自由电子，在电场作用下对它要作功，使电子动能运动加强，与晶格之间相碰撞频繁，从而使导体发热。由于PTC电热合金中的各种金属元素各种晶格结构存在特殊“缺陷”，并有意添加入少量的破坏晶格结构的产生“杂质”的元素及稀土和采用特异冶炼工艺，温度的升高会使电子运动加剧碰撞受阻碍，减短弛预时间，能带变化活跃，通道环境引起变化产生明显PTC特性。

因为几乎所有金属都呈现电阻的正温度系数(Positve TemperatureCofficint简称PTC)，虽然其数值不会超过(～10^-3/℃)，相对较小，但当升高到几百度温度时，某些金属足以使其增加几倍的电阻率，尤其发现铁磁性元素的电阻率和电阻温度系数为首选，即用铁Fe、镍Ni、钴Co、铌Nb等是本领域进行了大量冶金试制成电热合金材料课题工作。对于PTC电热合金，严格地说属于铁磁性材料，都有自己的“居里温度”，只宜在“居里温度”以下工作，当接近其附近时电阻值能会不稳定，因此目前发现的PTC电热合金不宜超过最高工作温度650℃使用。

为了希望能找到正电阻温度系数达到最高灵敏度的电热合金材料，目前还没有其它发现，可以用以铁Fe和镍Ni元素为主及配用少量其他元素和稀土元素以改善机械性能、耐氧化性能和耐高温性能结合的配方但是改变任何方法和配方，PTC电热合金的电阻率都不能超过1.0Ω*mm²/m，其受到了限制和下降。即“电阻率”与“电阻温度系数”两者不能无法同时兼顾，只能提高两者之一。为了找到最佳工作温度点“电阻—温度”关系的需要，要求反复调整配方比较及取优才能达到最佳效果，这是极为重要。对于“电阻率”和“电阻温度系数”这两个参数效果可以用“两者数值的乘积”来考核以“同步”提高，目前有一定难度，是本领域课题之一。

2、测温管发展进化过程：

第一阶段：当PTC丝温度升高其电阻值随之也升高，用公式R＝R₀【1+α(T-T₀)】来表示，其中T₀为基准温度、T为工作温度、R₀基准电阻值、R为需要计算电阻值、α为电阻温度系数。认为电阻与温度成正比例变化。也有认为1/℃、指数等来表示变化规律。

第二阶段：对确定的PTC电热合金丝施加电压，电流会使其温度升高，电阻值相应随之升高，限制了电流，迫使加热功率下降，保证了其温度恒温，可以利用防干烧、报警作用。但是对电热管内螺旋发热丝的温度究竟数值多少不能确定，只能用传感器测量管壳其某部位表面，其两者温差有多少也不能确定，只能用热力理论来推算，是一种估计间接测量方式。

第三阶段：比较“恒电阻式”电热管(例如镍络Cr20Ni80电热丝)其发热丝长度各部位正的“温度-电阻”性能是相同的，变化率为零，在管壳外设传感器来取出温度信号，采用“接触方式”或调压等方式进行电气控制实行控温。而具有PTC特性的电热管综合了“测温”、“调整”、“执行”三者功能，利用PTC合金的智能性能来解决应变适合管壳表面直接接触工质温度复杂变化状况的问题。对于具有PTC特性的电热管建立了电热管内发热丝温度随电阻变化的数学函数变化规律概念，利用一般烘箱对其调温进行试验检测，分析其线性变化还是指数变化、其它函数变化还是其他函数规律。现发现这些材料直接简单函数式表示只能在低温区域拟合曲线表示，对中温区域明显有较大误差，高温试验数据分散变化较大。如许多实验数据点用多项公式逼近拟合表示曲线变化，但工作量较大。

第四阶段：为了探索测温管内部发热丝温度特有的变化规律，专门设计并制造用“特性仪”来测量、检验、制造，自动打印出“温度-电阻”特性各种数据，并描绘曲线，简化或省略了数学函数表示方法，直接寻找确定其最佳工作温度点，和工作温度范围，可以在其曲线上直观可以找到上限高温报警点或防干烧温度点和最低温限电流点。为建造检测高精度“小气候”环境，实现自动化工作，提高效率达到准确性精度。由PTC丝的智能材料的【感温+加热+测温】三个功能器件简化成一个元件来取代【传感器+温度信号处理和控制+驱动执行元件】的方式，实行了“发热元件+测温元件”一体化，简化了结构，降低成本。由PTC丝的“温度-电阻”功能实现【测温管+线性变送器+数字显示器】的模式来解决电热管发热丝的直接测量问题，其取代原【管壳表面敷设传感器+温控表】测量电热管表面温度再推算发热丝温度的落后方法。由于PTC螺旋丝具有明显的“温度-电阻”功能，其电阻R(t、L)是温度t和长度L的函数可由下式表示：

$R={\∫}_0^L{\∫}_{-40}^{+650}\mathrm{\ρ}\left(t\right)\·\frac{L}{S}\mathrm{dtdL}=\frac{L}{S}{\∫}_{-40}^{+650}\mathrm{\ρ}\left(t\right)\mathrm{dt}\·\·\·\·\·\·\·\·\·\·\·\·\·\·\·\·\·\·\left(1\right)$

(式中ρ(t)为电阻率，单位为Ω*mm²/m；S为PTC螺旋丝的截面积，单位为mm²；L为PTC螺旋丝展开的长度，单位为m)

(1)式中内含的含义是解决工业电热管长度首尾各部位的温差变化原因问题和大型电热管束各向周边各部位与中心之间的温差恒温或控温问题。采用专用“线性变送器”将测温管“温度-电阻”变化转换成“电阻—电压”信号变化由数字显示器直观看到发热丝的温度变化，并自身自动恒温和限温控制，节省了温控器材。

附图说明

图1为特性仪工作原理程序图。

图2为特性仪电气原理的示意图。

图3为特性仪调温腔调温及循环装置原理示意图。

图4为测温管检测、检验和制造程序图。

图5的图5a为：特性仪自动输出打印纸检测各个参数格式，

图5的图5b为某PTC丝根据图5a各个温度点检测数据制成的“温度-电阻”曲线图；

图5的图5c为某PTC丝根据图5b曲线图要求制造的“电阻-电压”线性变送器特性示意图；

图5的图5d为“数字显示器”外型示意图。

图1、图4中的各个图框外旁的“括号编号”相应代表图框中的文字内容；

图2、图3中的各个标记在“具体实施方案”第4条“在特性仪的工作原理”中具体说明。

A1：PTC电热合金；A2：PTC电热合金线样；A3：PTC丝；A4：PTC螺旋丝；

A5：测温管半成品；A6：测温管；A7：变送器；A8：数字显示器；

B0：特性仪；B1：调温腔；B2：高低温空气循环泵；B3：电加热器；

B4：制冷器；B5：电磁阀组；M1：电磁阀；M2：电磁阀；B6：PLC程序控制器；

B7：智能打印机；B8：交直流调压电源；B9：电源接线端子；

B10：控制电器；B11：高精度温度传感器；

E1：在图5b曲线上点，对应-40℃(t₁)；

E2：在图5b曲线上点，对应最低温限电流温度(t₂)；

E3：在图5b曲线上点，对应常温(t₃)；

E4：在图5b曲线上点，对应最佳工作温度点(t₄)；

E5：在图5b曲线上点，对应限高温报警温度或防干烧温度(t₅)；

E6：在图5b曲线上点，对应在最高工作温度+650℃(t₆)；

F1：在图5C直线上点，对应-40℃(t₁)；

F2：在图5C直线上点，对应“最低温限电流”温度(t₂)；

F3：在图5C直线上点，对应常温(t₃)；

F4：在图5C直线上点，对应最佳工作温度(t₄)；

F5：在图5C直线上点，对应限高温报警温度温度或防干烧温度(t₅)；

F6：在图5C直线上点，对应在最高工作温度+650℃(t₆)。

具体实施方案

下面结合附图详细描述发明的具体实施方式。

1、特性仪的作用和用途：

①解决测温管的制造和检测、检验，满足检测精度必要的制造过程以作出指导或处理；

②解决PTC丝“温度-电阻”两者之间的变化规律，是用R＝R₀【1+α(T-T₀)】、1/℃表示还是用指数规律表示或其它函数表示，还是用仪器来检测；

③了解电热管和其内螺旋丝发热温度究竟是多少，用特性仪对热力理论进行验证计算正确性，以指导管壳与发热丝之间温差；

④用数据来区别“恒电阻”电热材料与PTC电热合金材料；

⑤确定PTC电热合金设计最低温限电流和最高工作温度+650℃范围，并根据需要选择上限防干烧温度值进行报警、控制或对下限温度启动电流开关容量的限制。

2、“特性仪”由调温腔B1、高低温空气循环泵B2、电加热器B3、制冷器B4、电磁阀组B5、电磁阀M1、电磁阀M2、PLC程序控制B6、控制电器B11及智能打印机B7组成。

①调温腔B1：用于存放PTC电热合金线样A2、PTC螺旋丝A4、测温管半成品A5和测温管A6成品的(总称：“试样”)进行“温度-电阻”检测和检验的“试验箱”。其两端有二个电源接线端B9，由其接到外面输入的交直流调压电源B8。电源接线端子B9使试样两端水平悬空与周围不接触，免其它影响兼固定用。在“试样”两端的轴向外面各有一个循环流动空气进口和出口，试样位于调温腔进口和出口循环气流稳定温度之间的测量区域。在调温腔内设有高精度温度传感器B11用于温度信号输出到控制电器B10进行控温。

②高低温空气循环泵B2：用于电加热器B3或制冷器B4产生的热量或制冷量的空气流量传输给调温腔B1充分均匀产生循环回路。

③电加热器B3：把电能转换热量使流动空气增加温度传输给调温腔B1。

④制冷器B4：把压缩机产生的制冷量使流动空气降低温度传输给调温腔B1。

⑤电磁阀组B5：起把电加热器B3产生的流动热空气或制冷器B4产生的流动冷空气“开”或“关”作用，当电磁阀M1用于电加热器B3的“开”或“关”时，电磁阀M2用于制冷器B4的“关”或“开”时；反之相反。

⑥PLC程序控制器B6：(具有逻辑分析、判断、储存、计算或指挥、处理功能)：

a 自动设置测量电压；    b 自动检测电流；

c 计算电阻值；          d 自动取第一个40℃稳定温度；

e 在每一个测量温度之间自动增加间隙温度值；

f 储存PTC电热合金线样、PTC螺旋丝、测温管中的PTC螺旋丝的直径；

g 储存测温管相应最小功率至最大功率的电阻值范围；

h 储存PTC合金线样、展开的PTC螺旋丝、测温管中的展开的PTC螺旋丝的试样测试长度；

i 自动判断达到温度并指挥电磁阀组是否启动电加热器还是制冷器；

j 自动输出打印本次检测时间、设置电压、测量电流、计算电阻和本次测量的温度信号；

k 储存所有时间、测量温度点、设置电压、测量电流、计算电阻值；

l 对不符合条件的判断处理后自动通知反馈信号。

⑦控制电器(B10：a 控制电加热器B3和制冷器B4的起、停；

                b 传输温度信号给PLC程序控制器B6；

                c 执行PLC程序控制器B6通知的检测电压；

                d 测量电流信号并传输给PLC程序控制器B6；

                e 显示测量电压、测量电流、电阻值和温度；

⑧智能打印机B7：打印测量电压、测量电流、电阻值、本次温度、日期、时间。

3、有关“特性仪”的说明：

i 由于调温腔内温度精度高、循环气流稳定时间长、温度准确、测量电流小，可以忽略测量电流的影响。

ii 测量电压是直流电，在工频电源下，PTC丝A3直径较小情况下，不需考虑集肤效应的影响。直流电阻值与交流有效值等效。

4、“特性仪”的工作原理

图1、图2、图3分别是“特性仪工作原理程序图”、“特性仪电气原理的示意图”和“特性仪调温腔调温及循环装置原理示意图”，它们结合一起可以充分理解其原理。如图1所示(C01)、(C02)，首先将一定长度、一定直径PTC丝A3组成测温管A6试样两端悬空固定接在特性仪智能B0上的调温腔B1的两个电源接线端子B9。再启动特性仪B0的高低温空气循环泵B2、打印机B7、电加热器B3、制冷机B4、PLC程序控制器B6、交直流调压电源B8、电磁阀组B5及控制电器B10，并稳定特性仪B0的调温腔B1温度。

在图1第(C03)步在PLC程序控制器界面设置参数：①测量温度：-40℃～650℃；②每个测量温度点之间间隔温度：1℃………10℃；③PTC丝A3或测温管中的PTC丝A3的直径(mm)；④每根PTC丝A3或每支测温管中的PTC丝A3最小至最大功率测量阻值范围(Ω)；⑤试样中的PTC丝A3测试长度(m)。

(C04)步启动“特性仪”B0立即投入自动测量工作，当(C05)步判断是否达到稳定-40℃，第(C06)步是否达到-40℃，如果小于-40℃则启动电加热器B3，如果大于-40℃则启动制冷器B4，如果等于-40℃则自动通知PLC程序控制器B6分别进行设置测量电压、测量电流、计算电阻值、记录本次测量温度，并自动通知智能打印机B7和控制电器B10分别相应的第一通道打印本次日期、月、日、时间和显示本次测量温度、第二通道打印本次设置电压(V)和显示本次设置电压(V)、第三通道打印测量电流(A)、第四通道打印本次计算的电阻值(Ω)和显示计算电阻值(Ω)。

PLC程序控制器B6自动进入第(C07)步，在-40℃(或每个)上一个测量温度点+间隙温度(1℃………10℃)＝本次稳定测量温度点，并储存所有时间、测量温度点、设置电压、测量电流、电阻值数据。并再次由PLC程序控制器B6循环完成设置测量电压、测量电流、计算电阻值、记录本次测量温度、自动通知执行第一通道打印本次日期、月、日、时间和显示本次测量温度、第二通道………第三通道………第四通道………电阻值(Ω)。然后PLC程序控制器B6进入(C08)对本次测量温度判断是否符合，如不符合则再次返回第(C07)步重复进行，如符合程序则进入第(C09)步测量温度是否超过650℃，如没有到再次返回到(C07)步重复进行，如超过650℃程序则进入第(C10)步关闭制冷器B4、电加热器B3、智能打印机B7，并延时高低温空气循环泵B2、最后关闭控制电器B10。

图2是特性仪电气原理的示意图，说明控制电器B10、智能打印机B7、调温腔B1、电磁阀组B5、高低温空气循环泵B2、电加热器B3、、各个单元之间的电气功能和信号联系以及它们与PLC程序控制器B6之间电气控制关系。PTC电热合金线样A2、PTC螺旋丝A4、测温管半成品A5、测温管A6反映了置放在调温腔B1里面。

图3是特性仪调温腔调温及循环装置原理示意图，说明PLC程序控制器B6通过控制器B10对电加热器A3和电磁阀MI以及制冷器B4和电磁阀M2的切换，利用高低温空气循环泵B2在循环管道和调温腔B1内的空气温度充分均匀。高精度温度传感器B11位于调温腔B1内用于取出温度信号传输给控制电器B10。

5、利用“特性仪”制造测温电热管；

下面结合图2详细说明：图4是测温管检测和制造程序图，第D01步由用户提供参数：额定电压、工作温度、发热功率，第D02步准备制造测温度准备工作，第D03步设计测温管PTC电热合金的配方，对铁、镍、锰、钴、铌、硅、稀土元素处理和称重。，第D03、D04步将各种元素预热到300℃并投入真空炉中启动并抽真空后充入保护气体加热使各种元素熔化均匀。第D06步将真空炉已练好的PTC电热合金液倒入圆柱状模具，冷却退火再取出。通过D07、D08、D09步，反复锻打成

30～40mm杆子，用大拉机和退火机反复拉成

3mm左右线状。第D10步把

3mm一定长度线样放入“特性仪”调温腔中悬空水平放置并接到两个电源接线端子B11上，启动特性仪进行“温度-电阻”性能试验，打印出检测数据，制成“温度-电阻”曲线图。第D11步：如果“温度-电阻”试验不符合要求则对D12步对其分析原因后反馈第D03步重新配料、冶炼、锻打、大拉拔；如果符合要求则进行第D13步用小拉机和退火机反复拉成测温管PTC螺旋丝所需的直径。第D14步用绕丝机或弹簧机制成0.3～

2.5mm直径的PTC螺旋丝，确定工作温度下测温管功率相应的电阻值，并预留长度切断。第D15步把PTC螺旋丝放入“特性仪”调温腔中悬空水平放置并接到两个电源接线端子，启动特性仪进行“温度-电阻”特性试验，自动打印检测数据制成“温度-电阻”曲线图，第D16步分析PTC螺旋丝工作温度点的电阻值，如不正确，则进行第D17步测量PTC螺旋丝电阻调整后的长度，反馈到第D15步重新进行；如正确则进行第D18步在PTC螺旋丝两端接上两个引出棒。第D19步将已完成的PTC螺旋丝穿在管壳内中并把两者两端等长度固定。第D20步在管壳与PTC螺旋丝之间空隙充分落入氧化镁粉。第D21步对PTC螺旋丝与管壳之间检验电气强度和电阻绝缘检验；如不合格则进入第D23步机械加工：①缩管直径②长度处理③局新弯曲退火弯曲处理。第D24步把测温环半成品放入“特性仪”调温腔中悬空水平放置并接到两个电源接线端子，启动“特性仪”进行“温度-电阻”性能试验，打印检测数据，制成“温度-电阻”曲线图。第D25步根据测温管半成品检测数据与PTC螺旋丝的检测数据进行对比，如不符合则第D26步分析原因返回第D03步重新；如符合则第D27步则按调温腔模拟用户提供的工作温度、对测温管的半成品施加交流额定电压、测量实际功率，再次对比检测数据。如其不符合，则第D28步分析原因后反馈第D03步重制；如其符合，则第D29步对测温管进行高温排潮处理。第D30步对测温管两端防止空气湿度中的水份进入氧化镁分吸湿降低绝缘电阻。第D31步为最终检验，包括外观检验、机械性能检验、电气绝缘、电气耐压检验、泄露电压等检验。如不合格则第D32步为报废，如合格则第D33步把测温管成品放入“特性仪”调温腔中悬空水平放置并接到两个电源接线端子，启动“特性仪”进行“温度-电阻”性能试验，打印检测数据，制成“温度-电阻”曲线图。第D34步即完成了测温管成品。第D35步“结束”，根据进入与使用需要形成装置。

6、形成装置

由图5a是反映用“特性仪”自动输出在打印纸上检测各个参数格式，是反映打印某设计测温管的PTC丝在第一个测量温度-40℃及最后最高工作温度+650℃之间的各个检测参数形式，由于打印条在其图幅面的限制，只能反映首、尾打印内容格式，不能反映其全部内容。

图5b为某PTC丝根据“特性仪”在图4第15步自动检测进行按图5a各个温度点所检测数据后计算后电阻值制成的“温度-电阻”曲线图，曲线上的E₁点为对应在最低工作温度-40℃下的t₁和其相应的电阻值R₁；曲线上的E₂点为对应“最低温限电流点t₂”和其相应的电阻R₂；曲线上的E₃点为对应常温t₃下和其相应的电阻R₃；用于制造工艺估测参考；曲线上的E₄点为对应“最佳工作温度点t₄”和其相应的电阻R₄；用于设计测温管的功率；曲线上的E₅点为对应“上限高温报警点或防干烧温度点t₅”和其相应电阻R₅，用于测温管及“电热管束”或“超长度”意外防干烧或报警；曲线上的E₆点为对应在最高工作温度+650℃(t₆)下和其相应的电阻R₆，是测温管的最大电阻的极限值，不宜超过工作范围。从图5_b上可以直接观看到：①在局里点以下“温度-电阻”变化率均为正；②非线性，低中段可近拟用指数拟合表示，高温段变化较大因涉及因素较多，不宜用简单函数表示。

图5c是PTC丝根据图5b曲线图要求制造的“电阻-电压”线性变送器，直线上的F₁点为对应再温度-40℃下的t₁和其相应的电压为“0”U₁，直线上的F₂点为对应“最低温限电流点t₂”和其相应的电压U₂，直线上的F₃点为对应常温t₃下和其相应的电压U₃，用于工艺估测观察信号用，直线上的F₄点为对应“最佳工作温度点t₄”和其相应的电压U₄，用于设计测温管的功率的观察显示，直线F₅点为对应“上限高温报警点或防干烧温度点t₅”和其相应电压U₅，用于测温管及“电热管束”或“超长度”意外防干烧或报警的观察显示，直线上的F₆点对应在最高工作温度+650℃(t₆)下和其相应的电阻U₆，是测温管的最大电压10V，图5c为直线，用于公知的“数字显示器”匹配。图5c中的“线性变送器”F₁点为U₁、F₂点为U₂、F₃点为U₃、F₄点为U₄、F₅点为U₅、F₆点为U₆均可带有输出信号端。

图5d为“数字显示器”外形示意图，其能与上述线性变送器匹配结合使用，其四位左端为正、负符号位。从“数字显示器”可以直接观察到测温电热管内PTC螺旋丝的温度，同时，用[温控表+热电偶]方法测量测温电热管管壳的任一部位温度，都低于其内约几十摄氏度到一百到三百摄氏度左右，如用热力理论来计算，仅供参考。

虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域内熟练的技术人员可以在所附权利要求的范围内做出各种变形或修改。

Claims (15)

1、一种测温电热管的制造的方法，其特征在于包括：以铁Fe镍Ni元素为主及配用少量其它元素，经配料、冶炼、退火、锻打、拉拔、拉丝等工艺制成的PTC电热合金、PTC电热合金丝、PTC电热合金线样、PTC合金螺旋丝作为制造测温电热管半成品、测温电热管的成品的“感温、应变、加热、测温”元件。

2、根据权利要求1所述的测温电热管的制造的方法，其特征在于调整配方达到“电阻率与电阻温度系数”同步提高两者数值之积的最高值为最佳效果；

3、根据权利要求1所述的测温电热管制造方法，其特征在于利用PTC电热合金材料正温度特性综合实行“测温、调整、执行”功能；

4、根据权利要求1所述的测温电热管制造的方法，其特征在于利用PTC电热合金螺旋丝的电阻R是温度t和其长度L的函数，可用下式表示：

$R(t,L)={\∫}_0^L{\∫}_{-40}^{+650}\mathrm{\ρ}\left(t\right)\frac{L}{S}\·\mathrm{dtdL}$

式中ρ(t)为电阻率，单位为Ω*mm²/m；

L为PTC螺旋丝展开的长度，单位为m；

S为PTC螺旋丝的截面积，单位为mm²；

并解释超长度工业测温电热管首、尾端各部位温度变化和大型测温电热管束各向周边各部位与中心之间温差的原因；

5、一种测温电热管检测、检验的方法，专门设计“PTC合金特性仪”根据用户提供参数(额定电压、工作温度、发热功率)用于测温电热管必要的制造过程中进行“温度—电阻”性能检测、检验、对比、试验，其特征在于由调温腔、高低温空气循环泵、电加热器、制冷器、电磁阀组、PTC程序控制器、控制电器及智能打印机组成，从-40℃～+650℃以及之间每个间隔每组参数、自动打印打印本次日期年、月、日；测温温度(℃)；设置电压(V)；测压电流(A)；测压电阻值(Ω)全部数据。

6、根据权利要求5所述的测温电热管检测、检验方法，其特征在于利用“PTC合金特性仪”从形成PTC电热合金线样、PTC电热合金丝、PTC合金螺旋丝、测温电热管半成品和测温电热管成品制造过程制成“温度—电阻”曲线图，进行对比、分析原因，并其作指导指挥或处理。

7、根据权利要求5所述测温电热管检测、检验方法，其特征在于实现“PTC合金特性仪”调温腔中PTC电热合金线样、PTC电热合金丝样、测温电热管半成品试样、测温电热管试样循环气流稳定时间长、温度准确的高精度。

8、根据权利要求6所述的测温电热管对比方法，其特征在于采用“温度-电阻”变化率为正且非线性，其取代“正比例变化”，“指数变化”等简单函数来表示。

9、根据权利要求6所述的测温电热管对比方法，其特征在于在-40℃～+650℃工作范围内的温度点，各个温度点按低到高依次排列：最低工作温度-40℃、最低温限电流点、常温、最佳工作温度，上限高温报警总或防干烧温度总最高工作温度+650℃排列，并与其相应的电阻值。

10、根据权利要求6和8所述的测温电热管对比方法，其特征在于“恒电阻材料”与“PTC电热合金”的“温度-电阻”性能分别区别“变化率为零”与“变化率为正”。

11、根据权利要求9所述的测温电热管的检测方法，其特征于采用线性变送器将“温度—电阻”曲线变化性能转换成“电阻—电压”线性变化输出匹配于“数字显示器”，实现“测温电热管+线性变送器+数字显示器”，取代“电热管敷设传感器+温控表”的原模式，直接观察到测温电热管内的PTC螺旋丝的温度。

12、根据权利要求6所述的测温电热管检测方法，其特征在于PTC合金螺旋丝的温度高于管壳表面温度，并通过线性变送器在数字显示器进行直观显示。

13、根据权利要求5所述的“PTC合金特性仪”中调温腔及循环装置，其特征在于PLC程序控制器通过控制电器对电加热器和其电磁阀以及制冷器和其电磁阀的切换，利用高低温空气循环泵在循环管道和调温腔内的空气温度充分均匀，由高精度传感器取出温度信号传输给控制电器。

14、根据权利要求5所述的“PTC合金特性仪”中PLC程序控制器，其特征在于包括：

a  自动设置测量电压；    b  自动检测电流；

c  计算电阻值；          d  自动取第一个40℃稳定温度；

e  在每一个测量温度之间自动增加间隙温度值；

f  储存PTC电热合金线样、PTC螺旋丝、测温管中的PTC螺旋丝的直径；

g  储存测温管相应最小功率至最大功率的电阻值范围；

h  储存PTC合金线样、展开的PTC螺旋丝、测温管中的展开的PTC螺旋丝的试样测试长度；

i  自动判断达到温度并指挥电磁阀组是否启动电加热器还是制冷器；

j  自动输出打印本次检测时间、设置电压、测量电流、计算电阻和本次测量的温度信号；

k  储存所有时间、测量温度点、设置电压、测量电流、计算电阻值；

l  对不符合条件的判断处理后自动通知反馈信号。

15、根据权利要求1和5所述的测温电热管的检测和制造方法及形成装置的方法，其特征在于利用“PTC合金特性仪”贯穿在于“PTC电热合金配料→冶炼→煅打→拉拔→拉丝→制螺旋丝→半成品→成品→形成装置制造过程。

Images