CN107101726A - 一种基于t型热电偶堆的耐高温辐射传感器及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于T型热电偶堆的耐高温辐射热传感器，包括封装机壳和设置于所述封装机壳内的传感器机芯；所述封装机壳包括封装背板、封装壳主体和感温面前盖；所述传感器机芯包括T型热电偶堆、陶瓷传感器芯；所述耐高温陶瓷机芯的上表面依次设置绝缘层和耐高温感温层，所述耐高温感温层采用钛合金板做基材，所述基材表面对称二分之一区域喷涂耐高温黑色涂层。本发明的基于T型热电偶堆的耐高温辐射热传感器，耐热性好，结构牢固，响应时间短。
Description
技术领域
本发明属于辐射热强度测试传感器技术领域，具体涉及一种基于T型热电偶堆的耐高温辐射传感器及其制造方法。
背景技术
在工业、消防、航天等领域，具有很多高辐射热的高温环境，需要准确测试辐射热强度。
辐射热传感器主要用来测试辐射热强度，辐射热是三种热传递方式中最重要方式之一，特别是高温环境，辐射热传导所占比例越大。
目前市场上的辐射传感器皆为常温辐射热强度传感器，经常采用环氧机芯，热惰性大，无法精确测量辐射热，而且绝缘结构不合理，不具有耐热结构，仅能满足150℃以内的测试，高温条件下无法使用，无法承受200℃以上温度环境下的辐射热测试。因此现在急需一种响应时间快、性能稳定、耐高温性好的耐高温辐射传感器。
发明内容
本发明采用将T型热电偶堆绕制在耐高温陶瓷机芯上并在节点处粘结吸热涂层金属板的方式，提供了一种基于T型热电偶堆的耐高温辐射传感器，解决了上述提出的技术问题。
本发明采用的技术手段如下：一种基于T型热电偶堆的耐高温辐射传感器，包括封装机壳和设置于所述封装机壳内的传感器机芯；
所述封装机壳包括封装背板、封装壳主体和感温面前盖，所述封装壳主体为圆筒形，所述封装壳主体下端与所述封装背板可拆卸连接，所述封装壳主体上端与所述感温面前盖过盈配合连接；
所述传感器机芯包括T型热电偶堆、陶瓷传感器芯；
所述耐高温陶瓷机芯的非感温面上依次设置绝缘层、反射层和耐高温感温层；
所述T型热电偶堆包括多个相互串联的T型热电偶，所述T型热电偶包括铜镍合金和铜；
所述T型热电偶绕制于所述耐高温陶瓷机芯上，所述T型热电偶的热电偶节点设置于感温面上，各个所述热电偶节点之间设有云母片绝缘条，所述热电偶节点上粘结吸热涂层金属片。
进一步的，所述绝缘层包括多个交替层叠设置的云母片层和耐高温陶瓷胶层，所述反射层为抛光钛合金板。
进一步的，所述耐高温感温层为表面涂有耐高温黑色吸热涂层的钛合金板。
进一步的，所述封装机壳为圆形铝合金机壳，所述封装背板上设有圆形的感热通孔，所述感温面前盖为中部设有环状开孔。
进一步的，包括权利要求1中所述的基于T型热电偶堆的耐高温辐射传感器，由以下步骤制成：
S1：将多个所述T型热电偶相互串联制成所述T型热电偶堆，并将所有所述T型热电偶绕制于所述耐高温陶瓷机芯上，且将所述热电偶节点设置于所述耐高温陶瓷机芯的感温面上；
S2：在各个所述热电偶节点之间设置云母片绝缘条；
S3：在所述耐高温陶瓷机芯的感温面上粘贴绝缘层；
S4：在绝缘层上粘贴反射层；
S5：在所述反射层上粘贴所述耐高温感温层，整个所述传感器机芯的装配完成；
S6：在所述T型热电偶堆上焊接信号输出线；
S7：将所述传感器机芯整体放置于所述封装壳主体内，通过螺丝将所述封装壳主体下端与所述封装背板固定；
S8：将所述感温面前盖与所述封装壳主体过盈配合连接。
进一步的，所述S5步骤中的所述耐高温感温层，采用以下方法制成：在所述反射层上粘贴钛合金板，在钛合金板上喷涂耐高温黑色吸热涂层制成所述耐高温感温层。
进一步的，所述S8步骤中，使用冷却设备将所述感温面前盖冷却，使得所述感温面前盖温度低于所述封装壳主体20℃，然后将所述感温面前盖与所述封装壳主体上端相互配合，等待所述感温面前盖与所述封装壳主体温度一致，所述感温面前盖与所述封装壳主体过盈配合连接。
进一步的，所述S1步骤还包括：在所述热电偶节点上粘结吸热涂层金属片。
本发明的有益效果为：
(1)本发明的一种基于T型热电偶堆的耐高温辐射传感器，能够精确测试和测量高温环境下200℃至500℃范围内的辐射热强度检测。
(2)本发明的一种基于T型热电偶堆的耐高温辐射热传感器，耐热性好，结构牢固，响应时间短。
(3)本发明的一种基于T型热电偶堆的耐高温辐射热传感器的制造方法，生产效率高，一致性和稳定性好，成品率高，成本低。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明所述基于T型热电偶堆的耐高温辐射热传感器结构示意爆炸图。
图中：1、T型热电偶堆，2、陶瓷传感器芯，3、封装背板，4、封装壳主体，5、感温面前盖，6、绝缘层，7、反射层，8、耐高温感温层，11、T型热电偶，12、热电偶节点，13、云母片绝缘条，14、吸热涂层金属片，31、感热通孔。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，一种基于T型热电偶堆的耐高温辐射传感器，包括封装机壳和设置于所述封装机壳内的传感器机芯；所述封装机壳包括封装背板3、封装壳主体4和感温面前盖5，所述封装壳主体4为圆筒形，所述封装壳主体4下端与所述封装背板3可拆卸连接，所述封装壳主体4上端于所述感温面前盖5过盈配合连接；所述传感器机芯包括T型热电偶堆1、陶瓷传感器芯2；所述耐高温陶瓷机芯的非感温面上依次设置绝缘层6、反射层7和耐高温感温层8；所述T型热电偶堆1包括多个相互串联的T型热电偶11，所述T型热电偶11包括铜镍合金和铜；所述T型热电偶11绕制于所述耐高温陶瓷机芯上，所述T型热电偶11的热电偶节点12设置于感温面上，各个所述热电偶节点12之间设有云母片绝缘条13，所述热电偶节点12上粘结吸热涂层金属片14。
所述基于T型热电偶堆的耐高温辐射热传感器能够用于-100℃至600℃的辐射热强度检测，尤其用于测试和测量200℃至500℃范围内的辐射热强度检测。
进一步的，所述绝缘层6包括多个交替层叠设置的云母片层和耐高温陶瓷胶层，所述反射层7为抛光钛合金板。
进一步的，所述耐高温感温层8为表面涂有耐高温黑色吸热涂层的钛合金板。
进一步的，所述封装机壳为圆形铝合金机壳，所述封装背板3上设有圆形的感热通孔31。
在使用时，辐射通过感温面前盖5进入所述封装壳主体4内，所述耐高温感温层8能够吸收辐射产生温度变化，所述反射层7能够将漏入的辐射反射出去，降低辐射传热，所述绝缘层6能够防止所述T型热电偶堆1与所述反射层7之间形成短路。
实施例2
本实施例与实施例1不同之处在于，所述T型热电偶堆1包括20组相互串联的T型热电偶11。
进一步的，云母片层为厚度0.05mm的云母片。
进一步的，所述耐高温感温层8为表面二分之一面积涂有耐高温黑色吸热涂层的厚度为 0.08mm的钛合金板。
采用此结构能够提高感温灵敏度，减少响应时间。
进一步的，所述封装机壳为直径42mm的圆形铝合金机壳，所述封装背板3上设有直径 20mm的圆形感热通孔31。
还包括信号输出线，所述信号输出线一端与所述T型热电偶堆1相连，另一端穿过所述封装背板3与外部设备连接。
优选的，所述封装壳主体4内壁上设有与所述传感器机芯相互配合的铝合金固定框。
实施例3
本实施例与实施例1不同之处在于，所述吸热涂层金属片14为表面涂有吸热涂层的钛合金板。
实施例4
如图1所示，本发明还提供了一种基于T型热电偶堆的耐高温辐射传感器的制作方法，包括所述的基于T型热电偶堆的耐高温辐射传感器，由以下步骤制成：
S1：将多个所述T型热电偶11相互串联制成所述T型热电偶堆1，并将所有所述T型热电偶11绕制于所述耐高温陶瓷机芯上，且将所述热电偶节点12设置于所述耐高温陶瓷机芯的感温面上；
S2：在各个所述热电偶节点12之间设置云母片绝缘条13；
S3：在所述耐高温陶瓷机芯的感温面上粘贴绝缘层6；
S4：在绝缘层6上粘贴反射层7；
S5：在所述反射层7上粘贴所述耐高温感温层8，整个所述传感器机芯的装配完成；
S6：在所述T型热电偶堆1上焊接信号输出线；
S7：将所述传感器机芯整体放置于所述封装壳主体4内，通过螺丝将所述封装壳主体4 下端与所述封装背板3固定；
S8：将所述感温面前盖5与所述封装壳主体4过盈配合连接。
进一步的，所述S5步骤中的所述耐高温感温层8，采用以下方法制成：在所述反射层7 上粘贴钛合金板，在钛合金板上喷涂耐高温黑色吸热涂层制成所述耐高温感温层8。
进一步的，所述S8步骤中，使用冷却设备将所述感温面前盖5冷却，使得所述感温面前盖5温度低于所述封装壳主体420℃，然后将所述感温面前盖5与所述封装壳主体4上端相互配合，等待所述感温面前盖5与所述封装壳主体4温度一致，所述感温面前盖5与所述封装壳主体4过盈配合连接。
进一步的，所述S1步骤还包括：在所述热电偶节点12上粘结吸热涂层金属片14。
实施例5
本发明还提供了一种基于T型热电偶堆的耐高温辐射传感器，由于测试和测量200℃至500℃范围内的辐射热强度检测的基于T型热电偶堆的耐高温辐射传感器，包括封装机壳和设置于所述封装机壳内的传感器机芯；所述封装机壳包括封装背板3、封装壳主体4和感温面前盖5，所述封装壳主体4为圆筒形，所述封装壳主体4下端与所述封装背板3可拆卸连接，所述封装壳主体4上端于所述感温面前盖5过盈配合连接；所述传感器机芯包括T 型热电偶堆1、陶瓷传感器芯2；所述耐高温陶瓷机芯的非感温面上依次设置绝缘层6、反射层7和耐高温感温层8；所述T型热电偶堆1包括20组相互串联的T型热电偶11，所述T 型热电偶11包括镍铬合金正极和镍硅合金负极；所述T型热电偶11绕制于所述耐高温陶瓷机芯上，所述T型热电偶11的热电偶节点12设置于感温面上，各个所述热电偶节点12之间设有0.05mm的云母片，所述热电偶节点12上粘结吸热涂层金属片14，所述绝缘层6包括多个交替层叠设置的云母片层和耐高温陶瓷胶层，所述反射层7为抛光钛合金板，所述耐高温感温层8为表面涂有耐高温黑色吸热涂层的钛合金板，所述封装机壳为圆形铝合金机壳，所述封装背板3上设有圆形的感热通孔31，还包括信号输出线，所述信号输出线一端与所述T 型热电偶堆1相连，另一端穿过所述封装背板3与外部设备连接。
所述基于T型热电偶堆的耐高温辐射传感器，由以下步骤制成：
S1：将20组所述T型热电偶11相互串联制成所述T型热电偶堆1，并将所有所述T型热电偶11绕制于所述耐高温陶瓷机芯上，且将所述热电偶节点12设置于所述耐高温陶瓷机芯的感温面上,在所述热电偶节点12上粘结吸热涂层金属片14；
S2：在各个所述热电偶节点12之间设置0.05mm的云母片；
S3：在所述耐高温陶瓷机芯的感温面上粘贴绝缘层6；
S4：在绝缘层6上粘贴反射层7；
S5：在所述反射层7上粘贴钛合金板，在钛合金板上喷涂耐高温黑色吸热涂层制成所述耐高温感温层8，所述耐高温感温层8为表面二分之一面积涂有耐高温黑色吸热涂层的厚度为0.08mm的钛合金板，进而完成在所述反射层7上粘贴所述耐高温感温层8，整个所述传感器机芯的装配完成；
S6：在所述T型热电偶堆1上焊接信号输出线；
S7：将所述传感器机芯整体放置于所述封装壳主体4内，所述封装壳主体4为直径42mm 的圆形铝合金机壳，通过螺丝将所述封装壳主体4下端与所述封装背板3固定，所述封装背板3上设有直径20mm的圆形感热通孔31；
S8：使用冷却设备将所述感温面前盖5冷却，使得所述感温面前盖5温度低于所述封装壳主体420℃，然后将所述感温面前盖5与所述封装壳主体4上端相互配合，等待所述感温面前盖5与所述封装壳主体4温度一致，所述感温面前盖5与所述封装壳主体4过盈配合连接。
由于采用了上述技术方案，本发明涉及的基于T型热电偶堆的耐高温辐射传感器及其制造方法，能够精确测试和测量高温环境下200℃至500℃范围内的辐射热强度检测，耐热性好，结构牢固，响应时间短，生产效率高，一致性和稳定性好，成品率高，成本低。本发明可在辐射热强度测试传感器技术领域广泛推广。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种基于T型热电偶堆的耐高温辐射热传感器，其特征在于：包括封装机壳和设置于所述封装机壳内的传感器机芯；
所述封装机壳包括封装背板、封装壳主体和感温面前盖，所述封装壳主体为圆筒形，所述封装壳主体下端与所述封装背板可拆卸连接，所述封装壳主体上端与所述感温面前盖过盈配合连接；
所述传感器机芯包括T型热电偶堆、陶瓷传感器芯；
所述耐高温陶瓷机芯的上表面依次设置绝缘层和耐高温感温层；
所述T型热电偶堆包括多个相互串联的T型热电偶，所述T型热电偶包括铜镍合金和铜；
所述T型热电偶绕制于所述耐高温陶瓷机芯上，所述T型热电偶的热电偶节点分别设置于感温面的黑色涂层区域和钛合金板反射区域内，各个所述热电偶节点之间设有云母片绝缘片。
2.根据权利要求1所述的基于T型热电偶堆的耐高温辐射热传感器，其特征在于：所述绝缘层包括多个交替层叠设置的云母片层和耐高温陶瓷胶层，所述反射层为抛光钛合金板。
3.根据权利要求1所述的基于T型热电偶堆的耐高温辐射传感器，其特征在于：所述耐高温感温层为表面涂有耐高温黑色吸热涂层的钛合金板。
4.根据权利要求1所述的基于T型热电偶堆的耐高温辐射传感器，其特征在于：所述封装机壳为圆形铝合金机壳，所述封装背板上设有圆形的感热通孔，所述感温面前盖为中部设有环状开孔。
5.一种基于T型热电偶堆的耐高温辐射传感器的制作方法，其特征在于：包括权利要求1中所述的基于T型热电偶堆的耐高温辐射传感器，由以下步骤制成：
S1：将多个所述T型热电偶相互串联制成所述T型热电偶堆，并将所有所述T型热电偶绕制于所述耐高温陶瓷机芯上，且将所述热电偶节点设置于所述耐高温陶瓷机芯的感温面上；
S2：在各个所述热电偶节点之间设置云母片绝缘条；
S3：在所述耐高温陶瓷机芯的感温面上粘贴绝缘层；
S4：在绝缘层上粘贴反射层；
S5：在所述反射层上粘贴所述耐高温感温层，整个所述传感器机芯的装配完成；
S6：在所述T型热电偶堆上焊接信号输出线；
S7：将所述传感器机芯整体放置于所述封装壳主体内，通过螺丝将所述封装壳主体下端与所述封装背板固定；
S8：将所述感温面前盖与所述封装壳主体过盈配合连接。
6.根据权利要求5所述的基于T型热电偶堆的耐高温辐射热传感器的制作方法，其特征在于：所述S5步骤中的所述耐高温感温层，采用以下方法制成：在所述反射层上粘贴钛合金板，在钛合金板上喷涂耐高温黑色吸热涂层制成所述耐高温感温层。
7.根据权利要求5所述的基于T型热电偶堆的耐高温辐射传感器的制作方法，其特征在于：所述S8步骤中，使用冷却设备将所述感温面前盖冷却，使得所述感温面前盖温度低于所述封装壳主体20℃，然后将所述感温面前盖与所述封装壳主体上端相互配合，等待所述感温面前盖与所述封装壳主体温度一致，所述感温面前盖与所述封装壳主体过盈配合连接。
8.根据权利要求5所述的基于T型热电偶堆的耐高温辐射传感器的制作方法，其特征在于：所述S1步骤还包括：在所述热电偶节点上粘结吸热涂层金属片。
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2017
- 2017-06-09 CN CN201710430689.5A patent/CN107101726B/zh active Active
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