CN106197712A - 自动捕捉高温信号的铠装热电偶温度传感器 - Google Patents

自动捕捉高温信号的铠装热电偶温度传感器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种自动捕捉高温信号的铠装热电偶温度传感器，其特征是：两根热电偶合金丝不接触，且空心护套管与两根热电偶合金丝的间隙充满负温度系数的半导体热敏材料。本发明可以将测量点由固定变为动态，不仅可以连续自动的测量和捕捉区域性温场的最高温度，而且一支传感器就可以替代多个传统热电偶温度传感器来实现区域性温场的最高温度点检测、监视、预警和报警处置。

Description

自动捕捉高温信号的铠装热电偶温度传感器
技术领域
本发明属传感器技术领域，涉及一种自动捕捉高温信号的铠装热电偶温度传感器。
背景技术
传统的铠装热电偶温度传感器，在铠装热电偶电缆中填充的是氧化镁绝缘材料，氧化镁绝缘材料中平行对称的穿插有成对(一对或多对)多芯热电偶合金丝，测量端是将每一对热电偶合金丝正负极焊接成一个点构成测量端用于温度定点测量，通常是用一个点温度代替一个局部温度。
在一个大区域温场中进行多点测量来实现最高温度点的监视报警的场合，如果需要检测大温场区域中最高温度，需要设置多个测量点，因此就需要安装多个温度传感器与温度监控设备构成系统进行测量监控，以便实现区域性的高温报警和处置。而且这种测量监控方式是靠测量点覆盖能力的方式实现温度监控，覆盖不到的地方出现高温容易被忽视和漏掉，造成意外事故发生不能得到报警和处置，这样不仅有潜在隐患，还在很大程度上增加了系统的安装、运行和维护的工作量以及投资成本，因此，解决上述问题，对于安全预警、报警和紧急处置的应用方面具有极大的现实意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种自动捕捉高温信号的铠装热电偶温度传感器，其内的两根热电偶合金丝不接触，且空心护套管与两根热电偶合金丝的间隙充满负温度系数的半导体热敏材料，将测量点由固定变为动态，实现连续自动的测量和捕捉区域性温场的最高温度，克服了现有技术在区域性温度监测报警应用领域的缺陷和不足，有效地解决了大区域、多监控点的高温连续自动的检测、预警和报警处置技术难题。
本发明的自动捕捉高温信号的铠装热电偶温度传感器，两根热电偶合金丝不接触，且空心护套管与两根热电偶合金丝的间隙充满负温度系数的半导体热敏材料。
作为优选的技术方案：
如上所述的自动捕捉高温信号的铠装热电偶温度传感器，所述两根热电偶合金丝相互平行。
如上所述的自动捕捉高温信号的铠装热电偶温度传感器，所述两根热电偶合金丝平行在所述空心护套管中轴对称。
如上所述的自动捕捉高温信号的铠装热电偶温度传感器，所述空心护套管为一端封闭的空心圆柱形；所述空心护套管的另一端为开口端，连接冷端装置；所述两根热电偶合金丝延伸到冷端装置内部并与补偿导线相连接。
如上所述的自动捕捉高温信号的铠装热电偶温度传感器，所述冷端装置内部灌封有耐高温绝缘材料，经固化处理后将所述两根热电偶合金丝与所述补偿导线连接处牢固固定；所述耐高温绝缘材料为环氧树脂、酚醛树脂、有机硅树脂、聚酰亚胺或聚氨酯。
如上所述的自动捕捉高温信号的铠装热电偶温度传感器，所述空心护套管为耐高温腐蚀的不锈钢管，其外径为长度为1～1000米。
如上所述的自动捕捉高温信号的铠装热电偶温度传感器，所述自动捕捉高温信号的铠装热电偶温度传感器使用时，能自由地盘绕或镶嵌。
如上所述的自动捕捉高温信号的铠装热电偶温度传感器，所述自由地盘绕或镶嵌形式为平铺、插入、嵌入、蛇形或环绕。
如上所述的自动捕捉高温信号的铠装热电偶温度传感器，所述负温度系数的半导体热敏材料为ZnO-Cr2O3系陶瓷、MnCoNi系陶瓷、MnNiCuFe系陶瓷、硫化银、碳化硅、硒化锡或氮化钽；所述负温度系数的半导体热敏材料，在导电方式上完全类似锗、硅等半导体材料，温度低时，这些氧化物材料的载流子(电子和孔穴)数目少，电阻值较高，随着温度的升高，载流子数目增加，电阻值降低，本专利铠装电缆金属护套管内部填充的负温度系数特性的半导体合成材料，利用温度越高电阻越小的原理，最高温度处基本完全导通，使得穿插其中的热电偶合金丝正负极接近短路而构成测量端，取代传统热电偶正负极焊接成一个点的固定点测温方式。
有益效果
本发明充分利用了负温度系数的半导体热敏材料的特性，温度越高电阻越小，温度最高位置优先构成测量端，可以将热电偶温度传感器的测量点由固定变为动态连续，其测量端位置随温场中最高温度点变化而变化，始终测量给出的温度信号是最高温度信号值，不仅可以连续自动的测量和捕捉区域性温场中众多个温度监控点中的最高温度，而且一支传感器可以替代多个传统热电偶温度传感器来实现区域性温场的最高温度点检测、监视、预警和报警处置。使得温度测量、监视及报警处置系统更加简化，还可以大幅度降低安装、使用和维护的投资成本。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是与图1对应的A-A截面示意图；
图3是多监控点温度监控系统应用实例图。
图中：1-空心护套管；2-负温度系数的半导体热敏材料；3-热电偶合金丝；4-冷端装置；5-耐高温绝缘材料；6-补偿导线；7-多监控点温场。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
参见图1和图2，本发明的自动捕捉高温信号的铠装热电偶温度传感器，两根热电偶合金丝3不接触，且空心护套管1与两根热电偶合金丝3的间隙充满负温度系数的半导体热敏材料2。
如上所述的自动捕捉高温信号的铠装热电偶温度传感器，所述两根热电偶合金丝3相互平行。
如上所述的自动捕捉高温信号的铠装热电偶温度传感器，所述两根热电偶合金丝3平行在所述空心护套管1中轴对称。
如上所述的自动捕捉高温信号的铠装热电偶温度传感器，所述空心护套管1为一端封闭的空心圆柱形；所述空心护套管1的另一端为开口端，连接冷端装置4；所述两根热电偶合金丝3延伸到冷端装置4内部并与补偿导线6相连接。
如上所述的自动捕捉高温信号的铠装热电偶温度传感器，所述冷端装置4内部灌封有耐高温绝缘材料5，经固化处理后将所述两根热电偶合金丝3与所述补偿导线6连接处牢固固定；所述耐高温绝缘材料5为环氧树脂、酚醛树脂、有机硅树脂、聚酰亚胺或聚氨酯。
如上所述的自动捕捉高温信号的铠装热电偶温度传感器，所述空心护套管1为耐高温腐蚀的不锈钢管，其外径为长度为1～1000米。
如上所述的自动捕捉高温信号的铠装热电偶温度传感器，所述自动捕捉高温信号的铠装热电偶温度传感器使用时，能自由地盘绕或镶嵌。
如上所述的自动捕捉高温信号的铠装热电偶温度传感器，所述自由地盘绕或镶嵌形式为平铺、插入、嵌入、蛇形或环绕。
如上所述的自动捕捉高温信号的铠装热电偶温度传感器，所述负温度系数的半导体热敏材料2为ZnO-Cr2O3系陶瓷、MnCoNi系陶瓷、MnNiCuFe系陶瓷、硫化银、碳化硅、硒化锡或氮化钽。
实际应用时，将由空心护套管1、负温度系数的半导体热敏材料2和热电偶合金丝3组成的柔性铠装电缆状测量体(通常称为铠装电缆)沿着多监控点温场7中各个监控点A、B、C…L进行安装，如图3所示；可以平铺、插入、嵌入、蛇形或环绕，经过每个监控点位置适当加以固定，最后留出300～500mm的长度连同冷端装置4置于温场外面，通过补偿导线6远程的连接到温度控制设备。
实施例1
一种自动捕捉高温信号的铠装热电偶温度传感器，将外径为长度为1米的空心护套管1、负温度系数的半导体热敏材料ZnO-Cr2O3系陶瓷2和热电偶合金丝3组成柔性铠装电缆状测量体，其中，热电偶合金丝3相互平行，并平行在空心护套管1中轴对称；空心护套管1与两根热电偶合金丝3的间隙充满负温度系数的半导体热敏材料ZnO-Cr2O3系陶瓷2；将柔性铠装电缆状测量体沿着核反应堆的多监控点温场7中各个监控点进行平铺安装，经过每个监控点位置适当加以固定，最后留出300mm的长度连同冷端装置4置于核反应堆的温场外面，其中冷端装置4内部灌封有耐高温绝缘材料环氧树脂5，经固化处理后将两根热电偶合金丝3与补偿导线6连接处牢固固定，通过补偿导线6远程的连接到温度控制设备。
实施例2
一种自动捕捉高温信号的铠装热电偶温度传感器，将外径为长度为1000米的空心护套管1、负温度系数的半导体热敏材料MnCoNi系陶瓷2和热电偶合金丝3组成柔性铠装电缆状测量体，其中，热电偶合金丝3相互平行，并平行在空心护套管1中轴对称；空心护套管1与两根热电偶合金丝3的间隙充满负温度系数的半导体热敏材料MnCoNi系陶瓷2；将柔性铠装电缆状测量体沿着装甲车内部的多监控点温场7中各个监控点进行插入安装，经过每个监控点位置适当加以固定，最后留出400mm的长度连同冷端装置4置于装甲车内部的温场外面，其中冷端装置4内部灌封有耐高温绝缘材料酚醛树脂5，经固化处理后将两根热电偶合金丝3与补偿导线6连接处牢固固定，通过补偿导线6远程的连接到温度控制设备。
实施例3
一种自动捕捉高温信号的铠装热电偶温度传感器，将外径为长度为10米的空心护套管1、负温度系数的半导体热敏材料MnNiCuFe系陶瓷2和热电偶合金丝3组成柔性铠装电缆状测量体，其中，热电偶合金丝3相互平行，并平行在空心护套管1中轴对称；空心护套管1与两根热电偶合金丝3的间隙充满负温度系数的半导体热敏材料MnNiCuFe系陶瓷2；将柔性铠装电缆状测量体沿着大型储煤场自燃温度监控的多监控点温场7中各个监控点进行嵌入安装，经过每个监控点位置适当加以固定，最后留出500mm的长度连同冷端装置4置于大型储煤场自燃温度监控的温场外面，其中冷端装置4内部灌封有耐高温绝缘材料有机硅树脂5，经固化处理后将两根热电偶合金丝3与补偿导线6连接处牢固固定，通过补偿导线6远程的连接到温度控制设备。
实施例4
一种自动捕捉高温信号的铠装热电偶温度传感器，将外径为3mm，长度为100米的空心护套管1、负温度系数的半导体热敏材料硫化银2和热电偶合金丝3组成柔性铠装电缆状测量体，其中，热电偶合金丝3相互平行，并平行在空心护套管1中轴对称；空心护套管1与两根热电偶合金丝3的间隙充满负温度系数的半导体热敏材料硫化银2；将柔性铠装电缆状测量体沿着核反应堆的多监控点温场7中各个监控点进行蛇形安装，经过每个监控点位置适当加以固定，最后留出300mm的长度连同冷端装置4置于核反应堆的温场外面，其中冷端装置4内部灌封有耐高温绝缘材料聚酰亚胺5，经固化处理后将两根热电偶合金丝3与补偿导线6连接处牢固固定，通过补偿导线6远程的连接到温度控制设备。
实施例5
一种自动捕捉高温信号的铠装热电偶温度传感器，将外径为4mm，长度为200米的空心护套管1、负温度系数的半导体热敏材料碳化硅2和热电偶合金丝3组成柔性铠装电缆状测量体，其中，热电偶合金丝3相互平行，并平行在空心护套管1中轴对称；空心护套管1与两根热电偶合金丝3的间隙充满负温度系数的半导体热敏材料碳化硅2；将柔性铠装电缆状测量体沿着装甲车内部的多监控点温场7中各个监控点进行环绕安装，经过每个监控点位置适当加以固定，最后留出400mm的长度连同冷端装置4置于装甲车内部的温场外面，其中冷端装置4内部灌封有耐高温绝缘材料聚氨酯5，经固化处理后将两根热电偶合金丝3与补偿导线6连接处牢固固定，通过补偿导线6远程的连接到温度控制设备。
实施例6
一种自动捕捉高温信号的铠装热电偶温度传感器，将外径为5mm，长度为400米的空心护套管1、负温度系数的半导体热敏材料硒化锡2和热电偶合金丝3组成柔性铠装电缆状测量体，其中，热电偶合金丝3相互平行，并平行在空心护套管1中轴对称；空心护套管1与两根热电偶合金丝3的间隙充满负温度系数的半导体热敏材料硒化锡2；将柔性铠装电缆状测量体沿着大型储煤场自燃温度监控的多监控点温场7中各个监控点进行平铺安装，经过每个监控点位置适当加以固定，最后留出500mm的长度连同冷端装置4置于大型储煤场自燃温度监控的温场外面，其中冷端装置4内部灌封有耐高温绝缘材料氰酸酯5，经固化处理后将两根热电偶合金丝3与补偿导线6连接处牢固固定，通过补偿导线6远程的连接到温度控制设备。
实施例7
一种自动捕捉高温信号的铠装热电偶温度传感器，将外径为8mm，长度为800米的空心护套管1、负温度系数的半导体热敏材料氮化钽2和热电偶合金丝3组成柔性铠装电缆状测量体，其中，热电偶合金丝3相互平行，并平行在空心护套管1中轴对称；空心护套管1与两根热电偶合金丝3的间隙充满负温度系数的半导体热敏材料氮化钽2；将柔性铠装电缆状测量体沿着核反应堆的多监控点温场7中各个监控点进行蛇形安装，经过每个监控点位置适当加以固定，最后留出300mm的长度连同冷端装置4置于核反应堆的温场外面，其中冷端装置4内部灌封有耐高温绝缘材料环氧树脂5，经固化处理后将两根热电偶合金丝3与补偿导线6连接处牢固固定，通过补偿导线6远程的连接到温度控制设备。

Claims (9)

1.自动捕捉高温信号的铠装热电偶温度传感器，其特征是：两根热电偶合金丝不接触，且空心护套管与两根热电偶合金丝的间隙充满负温度系数的半导体热敏材料。
2.根据权利要求1所述的自动捕捉高温信号的铠装热电偶温度传感器，其特征在于，所述两根热电偶合金丝相互平行。
3.根据权利要求1所述的自动捕捉高温信号的铠装热电偶温度传感器，其特征在于，所述两根热电偶合金丝平行在所述空心护套管中轴对称。
4.根据权利要求1所述的自动捕捉高温信号的铠装热电偶温度传感器，其特征在于，所述空心护套管为一端封闭的空心圆柱形；所述空心护套管的另一端为开口端，连接冷端装置；所述两根热电偶合金丝延伸到冷端装置内部并与补偿导线相连接。
5.根据权利要求4所述的自动捕捉高温信号的铠装热电偶温度传感器，其特征在于，所述冷端装置内部灌封有耐高温绝缘材料，经固化处理后将所述两根热电偶合金丝与所述补偿导线连接处牢固固定；所述耐高温绝缘材料为环氧树脂、酚醛树脂、有机硅树脂、聚酰亚胺或聚氨酯。
6.根据权利要求4所述的自动捕捉高温信号的铠装热电偶温度传感器，其特征在于，所述空心护套管的外径为长度为1～1000米。
7.根据权利要求1所述的自动捕捉高温信号的铠装热电偶温度传感器，其特征在于，所述自动捕捉高温信号的铠装热电偶温度传感器使用时，能自由地盘绕或镶嵌。
8.根据权利要求7所述的自动捕捉高温信号的铠装热电偶温度传感器，其特征在于，所述自由地盘绕或镶嵌形式为平铺、插入、嵌入、蛇形或环绕。
9.根据权利要求1所述的自动捕捉高温信号的铠装热电偶温度传感器，其特征在于，所述负温度系数的半导体热敏材料为ZnO-Cr2O3系陶瓷、MnCoNi系陶瓷、MnNiCuFe系陶瓷、硫化银、碳化硅、硒化锡或氮化钽。
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