CN102680126B

CN102680126B - 非固定触点式热电偶

Info

Publication number: CN102680126B
Application number: CN201210149950.1A
Authority: CN
Inventors: 吴玺; 何杰; 杨健; 徐晓杰; 李锋
Original assignee: Suzhou University
Current assignee: Suzhou Trothenergy Technology Co Ltd
Priority date: 2012-05-15
Filing date: 2012-05-15
Publication date: 2014-02-26
Anticipated expiration: 2032-05-15
Also published as: CN102680126A

Abstract

一种非固定触点式热电偶，包括弓形支撑架及设于弓形支撑架上的基底层电极，非固定触点式热电偶还包括设于弓形支撑架上且悬浮于基底层电极上方的浮动层软质电极，基底层电极与浮动层软质电极之间设有以防止基底层电极与浮动层软质电极在非工作状态时接触的弹性张紧结构。本发明的热电偶由于在浮动层软质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，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

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，包括弓形支撑架及设于弓形支撑架上的基底层电极，所述非固定触点式热电偶还包括设于弓形支撑架上且悬浮于基底层电极上方的浮动层软质电极，所述浮动层软质电极在外力作用下能与基底层电极接触，所述基底层电极与浮动层软质电极之间设有以防止基底层电极与浮动层软质电极在非工作状态时接触的弹性张紧结构。

优选的，在上述非固定触点式热电偶中，所述弹性张紧结构为弹片。

优选的，在上述非固定触点式热电偶中，所述热电偶呈条状或平面状。

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，所述浮动层软质电极为软质金属材料。

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型热电偶的浮动层软质电极为耐温200℃以上、软质的镍硅材料。

从上述技术方案可以看出，本发明实施例的热电偶由于在浮动层软质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，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，配合弓形支撑架，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。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

（1）热电偶结构简单，操作容易，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，并能保证测温的有效准确性；

（3）热电偶结构简单，使用寿命长，适用范围更加广泛。

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；

图2是本发明非固定触点式热电偶测温工作示意图。

其中：1、弓形支撑架；2、浮动层软质电极；3、基底层电极；4、测温点；5、弹性张紧结构。

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弓形支撑架及设于弓形支撑架上的基底层电极，所述非固定触点式热电偶还包括设于弓形支撑架上且悬浮于基底层电极上方的浮动层软质电极，所述浮动层软质电极在外力作用下能与基底层电极接触，所述基底层电极与浮动层软质电极之间设有以防止基底层电极与浮动层软质电极在非工作状态时接触的弹性张紧结构。

进一步的，所述弹性张紧结构为弹片。

进一步的，所述热电偶呈条状或平面状。

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，所述浮动层软质电极为软质金属材料。

进一步的，所述热电偶为K型热电偶，所述K型热电偶的浮动层软质电极为耐温200℃以上、软质的镍硅材料。

该热电偶由于在浮动层软质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，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及图2所示，非固定触点式热电偶包括弓形支撑架1、设于弓形支撑架1上的基底层电极3、设于弓形支撑架1上且悬浮于基底层电极3上方的浮动层软质电极2。浮动层软质电极2与基底层电极3在非工作状态下保持相互不接触，并形成一个细小间隙。浮动层软质电极2在外力作用下能与基底层电极3接触。基底层电极3与浮动层软质电极2之间设有以防止基底层电极3与浮动层软质电极2在非工作状态时接触的弹性张紧结构5。测温时，浮动层软质电极2受外力作用会与基底层电极3接触，接触点为测温点4。热电偶呈条状或平面状，条状或平面状的热电偶不可测平面物体。本发明实施例的非固定触点式热电偶由于在浮动层软质电极2整个有效区域内，都可以因受力形变而与基底层电极3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，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，弹性张紧结构5为弹片，当然在其他实施方式中，并不局限于弹片，只要是任何能隔开基底层电极3与浮动层软质电极2的弹性结构均在本发明的保护范围之内。

本发明实施例中，图1及图2所示的弹性张紧结构5的位置并不能限定弹性张紧结构5的实际安装位置，弹性张紧结构5可以安装在基底层电极3与浮动层软质电极2之间靠近两端的地方，也可以安装在基底层电极3与浮动层软质电极2靠近中间的地方。弹性张紧结构5可以包括一个，也可以包括多个。在此，对弹性张紧结构5的数量不作限定，只要保证弹性张紧结构5在基底层电极3与浮动层软质电极2处于非工作状态时能够防止基底层电极3与浮动层软质电极2接触即可。同时，对弹性张紧结构5的安装位置也不作任何限定，只要弹性张紧结构5不影响测温时浮动层软质电极2与基底层电极3之间的有效接触即可，保证在浮动层软质电极2的整个有效区域内，受外力下压后都能与基底层电极3接触形成回路。

基底层电极3为硬质网状金属材料，对于K型热电偶，则基底层电极3采用镍铬网状材料作为热电偶的一极；浮动层软质电极2为软质金属材料，对于K型热电偶，则浮动层软质电极2可以采用耐温200℃以上、软质的镍硅材料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：

基底层电极3和浮动层软质电极2在非工作状态时，由弹性张紧结构5保持相互不接触，并形成一个细小间隙，当需要测温时，被测物体施压于浮动层软质电极2上，浮动层软质电极2受到压力发生形变，与基底层电极3接触，形成热电偶工作所需回路，对应的测温点4就是物体与浮动层软质电极2间的接触点。由于在浮动层软质电极2整个有效区域内，都可以因受力而产生形变与基底层电极3接触形成热电偶工作回路，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，采用下压式与采用其他热电偶固定方式相比，操作相对简单，且配合弓形支撑架1，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，由于弹性张紧结构5的弹力，浮动层软质电极2会自动与基底层电极3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结构简单，操作容易，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；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：

检查各实验设备，连接实验仪器；

通过预设电加热被测物体，使温度保持在热电偶安全测试范围内。实验过程中应注意安全，避免烫伤；

待被测物体处于热平衡状态后，将预先准备的热电偶置于被测物体下面，热电偶的浮动层软质电极2受压与基底层电极3结合，形成热电偶闭合回路，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3与浮动层软质电极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浮动层软质电极2整个有效区域内，都可以因受力形变而与基底层电极3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，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，配合弓形支撑架1，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。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

（1）热电偶结构简单，操作容易，使用方便；

（3）热电偶结构简单，使用寿命长，适用范围更加广泛。

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，包括弓形支撑架及设于弓形支撑架上的基底层电极，其特征在于：所述非固定触点式热电偶还包括设于弓形支撑架上且悬浮于基底层电极上方的浮动层软质电极，所述浮动层软质电极在外力作用下能与基底层电极接触，所述基底层电极与浮动层软质电极之间设有以防止基底层电极与浮动层软质电极在非工作状态时接触的弹性张紧结构。

2.根据权利要求1所述非固定触点式热电偶，其特征在于：所述弹性张紧结构为弹片。

3.根据权利要求1所述非固定触点式热电偶，其特征在于：所述热电偶呈条状或平面状。

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4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：所述浮动层软质电极为软质金属材料。

7.根据权利要求6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型热电偶的浮动层软质电极为耐温200℃以上、软质的镍硅材料。