CN102661815B

CN102661815B - 一种非固定触点式热电偶

Info

Publication number: CN102661815B
Application number: CN201210149949.9A
Authority: CN
Inventors: 吴玺; 杨健; 何杰; 郑华宇; 徐晓杰
Original assignee: Suzhou University
Current assignee: Hunan Founder Soonest Electronics Technology Co Ltd
Priority date: 2012-05-15
Filing date: 2012-05-15
Publication date: 2014-04-30
Anticipated expiration: 2032-05-15
Also published as: CN102661815A

Abstract

一种非固定触点式热电偶，包括基底层电极，所述非固定触点式热电偶还包括悬浮于基底层电极上方的镀膜浮动层电极，基底层电极与镀膜浮动层电极四周封闭且相互之间形成封闭腔，封闭腔内充有以防止基底层电极与镀膜浮动层电极在非工作状态时接触的支撑气体。本发明的热电偶由于在镀膜浮动层电极整个有效区域内，都可以因受力形变而与基底层电极接触形成回路，热电偶的有效接触区域较宽，能准确有效地与测温点或面贴合，灵敏度高，不受被测表面形状的限定，对热电偶与被测物体的绝对位置的要求就相对宽松很多，并能保证测温的有效准确性；同时，对热电偶采用下压式来代替现有技术中的固定方式，操作相对简单。

Description

一种非固定触点式热电偶

技术领域

本发明涉及一种温度传感器，尤其涉及一种非固定触点式热电偶。

背景技术

热电偶是温度测量仪表中常用的测温元件，是由两种不同材料的导体两端形成闭合回路，当热电偶两结合点温度不同时，回路内就会产生热电势。如果热电偶的测量端与参比端存有温差时，显示仪表将会显示出热电偶对应的温度值所产生的热电势。热电偶的热电势将随着测量端温度的变化而变化，它的大小只与热电偶两极材料和两结合点的温度有关，与热电极的长度、直径无关。各种热电偶的外形常因需要而极不相同，但是它们的基本结构却大致相同，通常由热电极、绝缘套保护管和接线盒等主要部分组成，常与显示仪表、记录仪表和电子调节器配套使用。

热电偶的结构虽然简单，但在使用中仍然会出现各种问题。例如：安装或使用方法不当，热电偶探头与测点位置不能保证完全贴合、热电偶探头与测点不方便确定相对位置或者所测表面为非规则表面以致热电偶不方便安置，都将会引起较大的测量误差；检定合格的热电偶也会因操作不当，在使用时不合格；在渗碳等还原性气氛中，K型热电偶精度也会因选择性氧化而超差。

因此，针对上述技术问题，有必要提供一种具有改良结构的非固定触点式热电偶，以克服上述缺陷。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种非固定触点式热电偶，该非固定触点式热电偶能准确有效地与测温点或面贴合，灵敏度高，且不受被测表面形状的限定。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种非固定触点式热电偶，包括基底层电极，所述非固定触点式热电偶还包括悬浮于基底层电极上方且在外力作用下能与基底层电极接触的镀膜浮动层电极，所述基底层电极与镀膜浮动层电极四周封闭且相互之间形成封闭腔，所述封闭腔内设有封装密封层，所述封闭腔内充有以防止基底层电极与镀膜浮动层电极在非工作状态时接触的支撑气体。

优选的，在上述非固定触点式热电偶中，所述热电偶呈条状、平面状或者凸球面状。

优选的，在上述非固定触点式热电偶中，所述支撑气体为惰性气体。

优选的，在上述非固定触点式热电偶中，所述基底层电极为硬质网状金属材料。

优选的，在上述非固定触点式热电偶中，所述热电偶为K型热电偶，所述K型热电偶的基底层电极为镍铬网状材料。

优选的，在上述非固定触点式热电偶中，所述K型热电偶的镀膜浮动层电极为耐温200℃以上、软质、下层镀有镍硅的薄膜。

从上述技术方案可以看出，本发明实施例的热电偶由于在镀膜浮动层电极整个有效区域内，都可以因受力形变而与基底层电极接触形成回路，热电偶的有效接触区域较宽，能准确有效地与测温点或面贴合，灵敏度高，不受被测表面形状的限定，对热电偶与被测物体的绝对位置的要求就相对宽松很多，并能保证测温的有效准确性；同时，对热电偶采用下压式来代替现有技术中的固定方式，操作相对简单。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

（1）热电偶操作简单，使用方便；

（2）热电偶拥有较宽的有效接触区域，能准确有效地与测温点或面贴合，灵敏度高，不受被测表面形状的限定，并能保证测温的有效准确性；

（3）热电偶结构简单，电极不易被氧化，使用寿命长；

（4）惰性气体不但能防止基底层电极与镀膜浮动层电极在非工作状态时接触，而且能防止热电偶两极因长时间使用而被氧化。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的有关本发明的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明非固定触点式热电偶的结构示意图。

其中：1、基底层电极；2、镀膜浮动层电极；3、封闭腔。

具体实施方式

本发明公开了一种能准确有效地与测温点或面贴合，灵敏度高，且不受被测表面形状的限定的非固定触点式热电偶。该非固定触点式热电偶主要应用于常规热电偶探头不能准确有效测温的场合，实现准确定位测温的目的。

该非固定触点式热电偶包括基底层电极，所述非固定触点式热电偶还包括悬浮于基底层电极上方且在外力作用下能与基底层电极接触的镀膜浮动层电极，所述基底层电极与镀膜浮动层电极四周封闭且相互之间形成封闭腔，所述封闭腔内设有封装密封层，所述封闭腔内充有以防止基底层电极与镀膜浮动层电极在非工作状态时接触的支撑气体。

进一步的，所述热电偶呈条状、平面状或者凸球面状。

进一步的，所述支撑气体为惰性气体。

进一步的，所述基底层电极为硬质网状金属材料。

进一步的，所述热电偶为K型热电偶，所述K型热电偶的基底层电极为镍铬网状材料。

进一步的，所述K型热电偶的镀膜浮动层电极为耐温200℃以上、软质、下层镀有镍硅的薄膜。

该热电偶由于在镀膜浮动层电极整个有效区域内，都可以因受力形变而与基底层电极接触形成回路，热电偶的有效接触区域较宽，能准确有效地与测温点或面贴合，灵敏度高，不受被测表面形状的限定，对热电偶与被测物体的绝对位置的要求就相对宽松很多，并能保证测温的有效准确性；同时，对热电偶采用下压式来代替现有技术中的固定方式，操作相对简单。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行详细的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，该非固定触点式热电偶包括基底层电极1、悬浮于基底层电极1上方且在外力作用下能与基底层电极1接触的镀膜浮动层电极2。基底层电极1与镀膜浮动层电极2四周封闭且相互之间形成封闭腔3，封闭腔3内设有封装密封层。封闭腔内充有以防止基底层电极1与镀膜浮动层电极2在非工作状态时接触的支撑气体。热电偶呈条状、平面状或者凸球面状。其中，条状与平面状可测不规则面物体，凸球面状可测平面物体。本发明实施例的非固定触点式热电偶由于在镀膜浮动层电极2整个有效区域内，都可以因受力形变而与基底层电极1接触形成回路，热电偶的有效接触区域较宽，能准确有效地与测温点或面贴合，灵敏度高，不受被测表面形状的限定，对热电偶与被测物体的绝对位置的要求就相对宽松很多，并能保证测温的有效准确性；同时，对热电偶采用下压式来代替现有技术中的固定方式，操作相对简单。

本发明实施例中，基底层电极1与镀膜浮动层电极2四周封闭，中间充入的支撑气体为惰性气体，惰性气体不但能防止基底层电极1与镀膜浮动层电极2在非工作状态时接触，而且能防止热电偶两极因长时间使用而被氧化。

基底层电极1为硬质网状金属材料，对于K型热电偶，则基底层电极1采用镍铬网状材料作为热电偶的一极；对于K型热电偶，镀膜浮动层电极2可以采用耐温200℃以上、软质、下层镀有镍硅的薄膜作为热电偶的另一极。

本发明实施例的非固定触点式热电偶的工作原理是：

惰性气体层将热电偶两极隔开，使镀膜浮动层电极2浮于基底层电极1之上，在非工作状态时，两者间不接触。进行测温工作时，将镀膜浮动层电极2压在被测物体上，此时并不限制被测对象的具体形状是否规则，镀膜浮动层电极2受压力发生形变，与基底层电极1接触，形成所需热电偶工作回路，对应的测温点就是镀膜浮动层电极2与被测物体间受压面接触点。由于在镀膜浮动层电极2整个有效区域内，都可以因受力形变而与基底层电极1接触形成回路，因而对热电偶与被测物体的绝对位置的要求就相对宽松很多；同时，采用下压式替代现有技术中采用固定方式，操作相对简单。配合支架，可直接测量被测物体温度，同时并不影响被测物体表面性质。测温结束后，由于封闭腔3内部存在惰性气体，镀膜浮动层电极2受到内部气体压力抵压会自动与基底层电极1分开，即热电偶处于非工作状态。

本发明实施例的非固定触点式热电偶操作简单，使用方便；能准确有效地与测温点或面贴合；灵敏度高，测温更加精确；热电偶结构简单，电极不易被氧化，使用寿命长；能很大程度上提高测温准确度，适用范围更加广泛。

本发明实施例的非固定触点式热电偶在实际使用中的具体使用方法包括如下步骤：

在确定被测物体后，连接、检查各实验设备，在确保安全无误情况下进行下列测试；

通电加热被测物体，待被测物体达到预设温度后，将热电偶置于被测物体测温点下面并保证有足够的压力施压于镀膜浮动层电极2，使镀膜浮动层电极2受压与基底层电极1结合，形成热电偶闭合回路。此过程中应注意安全，避免烫伤；

待被测物体与热电偶系统处于热平衡状态后，通过显示仪器读出被测点温度；

测温结束后，断开被测物体加热电源以及相关仪器电源，待热电偶及被测物体冷却至室温后，将热电偶从被测物体下面取出，热电偶的基底层电极1与镀膜浮动层电极2分离，此时热电偶处于非工作状态。

本发明实施例的热电偶由于在镀膜浮动层电极2整个有效区域内，都可以因受力形变而与基底层电极1接触形成回路，热电偶的有效接触区域较宽，能准确有效地与测温点或面贴合，灵敏度高，不受被测表面形状的限定，对热电偶与被测物体的绝对位置的要求就相对宽松很多，并能保证测温的有效准确性；同时，对热电偶采用下压式来代替现有技术中的固定方式，操作相对简单。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

（1）热电偶操作简单，使用方便；

（2）热电偶拥有较宽的有效接触区域，能准确有效地与测温点或面贴合，灵敏度高，不受被测表面的规则形状限定，并能保证测温的有效准确性；

（3）热电偶结构简单，电极不易被氧化，使用寿命长；

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims

1.一种非固定触点式热电偶，包括基底层电极，其特征在于：所述非固定触点式热电偶还包括悬浮于基底层电极上方且在外力作用下能与基底层电极接触的镀膜浮动层电极，所述基底层电极与镀膜浮动层电极四周封闭且相互之间形成封闭腔，所述封闭腔内设有封装密封层，所述封闭腔内充有防止基底层电极与镀膜浮动层电极在非工作状态时接触的支撑气体。

2.根据权利要求1所述非固定触点式热电偶，其特征在于：所述热电偶呈条状、平面状或者凸球面状。

3.根据权利要求1所述非固定触点式热电偶，其特征在于：所述支撑气体为惰性气体。

4.根据权利要求1所述非固定触点式热电偶，其特征在于：所述基底层电极为硬质网状金属材料。

5.根据权利要求1所述非固定触点式热电偶，其特征在于：所述热电偶为K型热电偶，所述K型热电偶的基底层电极为镍铬网状材料。

6.根据权利要求1所述非固定触点式热电偶，其特征在于：所述热电偶为K型热电偶，所述K型热电偶的镀膜浮动层电极为耐温200℃以上、软质、下层镀有镍硅的薄膜。