CN105784173A - 一种适用于低温高压环境的铂电阻温度传感器 - Google Patents

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李星
赵珊珊
耿亚璋
苏嘉南
苏韬
李山峰
凡双玉
刘海生
张震
陈静
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    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/16—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements
    • G01K7/18—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements the element being a linear resistance, e.g. platinum resistance thermometer
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • G01K1/08—Protective devices, e.g. casings

Abstract

本发明公开了一种适用于低温高压环境的铂电阻温度传感器，采用铠装技术和玻璃粉烧结技术对低温高压铂电阻温度传感器进行密封，解决了其在低温高压环境下易碎裂失效的缺点；使得高精度传感器在低温、高压状态下的长期可靠性应用成为可能；该铠装低温高压铂电阻温度传感器能够在14K～370K的环境温度工作，能够承受25MPa的压强差，并且结构简单可靠，易于传感器的封装和批量生产；经多次、长时间变化试验，该密封结构性能可靠，对传感器的测量指标没有任何不利影响，可成为适用于低温高压状态下的铂电阻温度传感器可采用的铠装方式之一。

Description

一种适用于低温高压环境的铂电阻温度传感器
技术领域
本发明涉及低温高压传感技术领域，尤其涉及一种适用于低温高压环境的铂电阻温度传感器。
背景技术
温度传感器是指能感受温度并转换成可用输出信号的传感器，目前来说温度传感器技术已经广泛的应用于工业、农业、环境保护、医学等技术领域。可以实时测量反映机器的工作状态，并利用这些信息控制机器。在航天领域经常涉及到低温高压介质温度的测量，由于低温领域的特殊性以及相关技术的复杂性，增加了人们对低温温度获得和准确测量的难度。
随着近代物理学和电子技术的发展,低温温度传感器技术得到发达国家和各发展中国家的普遍重视，积极探索新的低温测量方法,采用近代技术开发新产品,扩大测温范围,提高测量精度，占领世界市场,并取得了新进展。在用来进行低温测量的热电阻温度计中,占比例最大的是铂电阻。由于其温度和电阻值的关系线性较好具有十分优异的性能。具有测量范围大、稳定性好、示值复现性高和耐氧化等特点,已被公认是温度敏感元件中准确度和重复性好的传感器。但是，如果直接将铂电阻温度传感器放入低温、高压的介质中测量温度的话，很容易造成铂电阻传感器的损坏、破裂以至于不能准确的测量低温介质的温度。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种适用于低温高压环境的铂电阻温度传感器，能长期稳定地在低温高压环境下运行。
一种铂电阻温度传感器，包括接头、外套螺母、外护管、传感器探头、测量线以及测量线引出线；
所述外护管的下端封闭，上端开口，开口端的外圆周面加工有螺纹，内圆周面加工成向下倾斜的坡面；所述传感器探头置于所述外护管中；
所述外套螺母的下端内圆周面上设有内螺纹，上端内圆周面上加工有向内延展的凸沿；
所述接头为加工有中心通孔的柱状结构，中心通孔内部设置有测量线引出线，测量线引出线通过玻璃粉烧结并固定在中心通孔中；接头下端的外圆周面上加工有凸台，凸台外径大于外套螺母的凸沿内径；凸台下方的接头端部加工成球头；测量线引出线与传感器探头的测量线一一对应焊接；
所述外套螺母从接头的上端套接在所述凸台以及外护管的上端，外套螺母的内螺纹与外护管的外螺纹配合；所述球头挤压在所述外护管的开口上，球头外表面与外护管开口的坡面过盈配合。
较佳的，所述凸台下端面与外护管开口上端面之间接触位置设有密封圈。
较佳的，液氢温度下，所述玻璃粉的膨胀系数小于接头所使用材料膨胀系数。
较佳的，所述传感器探头与外护管的内壁之间填充导热硅脂。
较佳的，所述外护管对应于传感器探头位置的内壁与传感器探头之间留有缝隙，间隙大小为2mm。
较佳的，所述外护管为不锈钢材质。
本发明具有如下有益效果：
(1)本发明采用铠装技术和玻璃粉烧结技术对低温高压铂电阻温度传感器进行密封，解决了其在低温高压环境下易碎裂失效的缺点。使得高精度传感器在低温、高压状态下的长期可靠性应用成为可能。该铠装低温高压铂电阻温度传感器能够在14K～370K的环境温度工作，能够承受25MPa的压强差，并且结构简单可靠，易于传感器的封装和批量生产。经多次、长时间变化试验，该密封结构性能可靠，对传感器的测量指标没有任何不利影响，可成为适用于低温高压状态下的铂电阻温度传感器可采用的铠装方式之一。
附图说明
图1为本发明低温高压铂电阻传感器的结构剖面图。
图2为本发明低温高压铂电阻传感器的球形接头结构剖面图。
图3为本发明低温高压铂电阻传感器中外套螺母的结构剖面图。
其中，1-接头，11-凸台，12-球头，2-外套螺母，3-外护管，4-传感器探头，5-玻璃粉，6-焊接点，7-测量线，8-测量线引出线。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
一种铂电阻温度传感器，如图1所示，包括接头1、外套螺母2、外护管3、传感器探头4、测量线7以及测量线引出线8；
所述外护管3为不锈钢材质，其下端封闭，上端开口，开口端的外侧面加工有螺纹，内侧面加工成向下倾斜的坡面；所述传感器探头4置于所述外护管3中，外护管3内壁与传感器探头4之间不直接接触，但尽量靠近，两者之间填充一定量的导热硅脂。
如图3所示，所述外套螺母2的下端内侧面上设有内螺纹，上端内侧面上加工有向内延展的凸沿；
所述接头1为加工有中心通孔的柱状结构，中心通孔内部设置有测量线引出线8，测量线引出线8通过玻璃粉烧结并固定在中心通孔中；液氢温度下，玻璃粉高于接头1使用材料膨胀系数，经过高温烧结将四根测量线引出线8固定在接头1中，可以保证烧结后的密封性更好，达到低温高压传感器封闭和永久性固定。
如图2所示，接头1下端的外圆周面上加工有凸台11，凸台11外径大于外头螺母的凸沿内径；凸台11下方的接头1端部加工成球头12；测量线引出线8与传感器探头4的测量线7一一对应焊接，保证传感器探头4稳定放置在外护管3内。
所述外套螺母2从接头1的上端套接在所述凸台11以及外护管3的上端，外套螺母2的内螺纹与外护管3的外螺纹配合；当外套螺母2逐渐向下旋转时，外套螺母2的凸沿卡在接头1的凸台11上端面，压紧凸台11，使得球头12挤压在所述外护管3的开口上，球头12外表面与外护管3开口的坡面过盈配合，由此，实现外套管3对传感器探头的密封。
为保证密封性，凸台11下端面与外护管3开口上端面之间接触位置设有密封圈。
为保护传感器探头，同时保证一定的传热效果，所述外护管3对应于传感器探头4位置的内壁与传感器探头4之间留有缝隙，间隙大小为2mm。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种铂电阻温度传感器，其特征在于，包括接头(1)、外套螺母(2)、外护管(3)、传感器探头(4)、测量线(7)以及测量线引出线(8)；
所述外护管(3)的下端封闭，上端开口，开口端的外圆周面加工有螺纹，内圆周面加工成向下倾斜的坡面；所述传感器探头(4)置于所述外护管(3)中；
所述外套螺母(2)的下端内圆周面上设有内螺纹，上端内圆周面上加工有向内延展的凸沿；
所述接头(1)为加工有中心通孔的柱状结构，中心通孔内部设置有测量线引出线(8)，测量线引出线(8)通过玻璃粉烧结并固定在中心通孔中；接头(1)下端的外圆周面上加工有凸台(11)，凸台(11)外径大于外套螺母(2)的凸沿内径；凸台(11)下方的接头(1)端部加工成球头(12)；测量线引出线(8)与传感器探头(4)的测量线(7)一一对应焊接；
所述外套螺母(2)从接头(1)的上端套接在所述凸台(11)以及外护管(3)的上端，外套螺母(2)的内螺纹与外护管(3)的外螺纹配合；所述球头(12)挤压在所述外护管(3)的开口上，球头(12)外表面与外护管(3)开口的坡面过盈配合。
2.如权利要求1所述的一种铂电阻温度传感器，其特征在于，所述凸台(11)下端面与外护管(3)开口上端面之间接触位置设有密封圈。
3.如权利要求1所述的一种铂电阻温度传感器，其特征在于，液氢温度下，所述玻璃粉的膨胀系数小于接头(1)所使用材料膨胀系数。
4.如权利要求1所述的一种铂电阻温度传感器，其特征在于，所述传感器探头(4)与外护管(3)的内壁之间填充导热硅脂。
5.如权利要求1所述的一种铂电阻温度传感器，其特征在于，所述外护管(3)对应于传感器探头(4)位置的内壁与传感器探头(4)之间留有缝隙，间隙大小为2mm。
6.如权利要求1所述的一种铂电阻温度传感器，其特征在于，所述外护管(3)为不锈钢材质。
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