CN107219009A - 一种温度传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种温度传感器，包括金属管、温度传感芯片和传感器导线，所述金属管的底部密封，所述金属管的顶部开口，所述温度传感芯片位于所述金属管的底部内，所述金属管内填充有水溶性的钙化物，且所述水溶性的钙化物将所述温度传感芯片包裹并固定在所述金属管的底部内，所述传感器导线的一端穿过所述金属管的顶部的开口并与所述温度传感芯片的外接线电连接。本发明一种温度传感器采用纯净的水溶性钙化物作为温度传感芯片的填充物，水溶性钙化物固化后将与金属管完全粘合，并包裹好温度传感芯片，将温度传感芯片固定在金属管内，使温度传感芯片不易移动，完全密封包裹温度传感芯片使温度传感芯片具有最大的导热性和牢固性。

Description

一种温度传感器
技术领域
本发明涉及一种传感器，具体涉及一种温度传感器。
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。高温传感器是温度传感器中的一种，高温传感器主要用于汽车领域以及其他需要测量较高温度的领域。而现有的高温传感器传统工艺多是采用颗粒物氧化镁作为芯片填充物，传统的芯片填充物材料的作用分别是填充物将测量的热量快速传递给温度传感芯片，另外是保护温度传感芯片避免受外力作用下挤压而产生断裂的情况发生；但是颗粒物的粉末状的氧化镁填充物无法填充压紧，使得温度传感芯片可移动导致温度传感芯片损坏，并且温度传感芯片的移动后的安装方位角度直接影响测量值的稳定性、准确性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种稳定性好、测量精度高、牢靠性好的温度传感器。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种温度传感器，包括金属管、温度传感芯片和传感器导线，所述金属管的底部密封，所述金属管的顶部开口，所述温度传感芯片位于所述金属管的底部内，所述金属管内填充有水溶性的钙化物，且所述水溶性的钙化物将所述温度传感芯片包裹并固定在所述金属管的底部内，所述传感器导线的一端穿过所述金属管的顶部的开口并与所述温度传感芯片的外接线电连接。
本发明的有益效果是：本发明一种温度传感器采用纯净的水溶性钙化物作为温度传感芯片的填充物，水溶性钙化物固化后将与金属管完全粘合，并包裹好温度传感芯片，将温度传感芯片固定在金属管内，使温度传感芯片不易移动，完全密封包裹温度传感芯片使温度传感芯片具有最大的导热性和牢固性；同时水溶性钙化物与温度传感芯片及金属管具有一致的膨胀系数，从而使温度传感芯片和金属管合为一个整体，抗震性更强；另外，本发明水溶性的钙化物采用流体灌封方式填充在温度传感芯片的周围，可以提高温度传感芯片的精度和可操作性。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，所述传感器导线包括金属套管和导线，所述导线套装在所述金属套管内，所述金属套管内还填充有Al2O3/MgO填充物，且所述Al2O3/MgO填充物将所述导线包裹。
采用上述进一步方案的有益效果是：传感器导线采用了高纯度Al2O3/MgO填充物的耐高温导线，完全可以满足测量温度在1000℃以上的环境下的信号传输，并且具有良好的绝缘性；与传统的矿物质高温连接线相比，具有如下优点，A、热传导(导热系数高)快，可以提升测量的准确性与反应时间；B、属于硬质导线，在高温下(700℃以上)具有良好的硬度特性，不易变形弯曲，热膨胀低，可以抵抗高温气流冲击，不易损坏；C、自身型变小，不会因自身材料的应变力而产生较大应力、破坏自身结构而引起传感器损坏。
进一步，所述金属套管的一端穿插在所述金属管的顶部的开口中，并与所述金属管的顶部的内壁贴合，所述导线的一端穿出所述金属套管并与所述温度传感芯片的外接线通过激光连续式焊接在一起。
采用上述进一步方案的有益效果是：采用激光连续式焊接与传统焊接相比改善如下几点，A、采用连续式焊接，保障不同金属导线之间的高度融合，提高了抗震性与传输的稳定性；B、提高了焊接强度，保障了安全性，牢固性是普通点焊接的5倍以上；C、有效分散了单点焊接或物理压接后的高温热应力破坏性。
进一步，所述金属管的横截面为圆形，所述金属管的底部与顶部之间的部分为所述金属管的中部，所述金属管的顶部的直径大于所述金属管的中部的直径，所述金属管的中部的直径大于所述金属管的底部的直径，且所述金属管的中部的直径比所述金属管的底部的直径大1～2倍。
采用上述进一步方案的有益效果是：在被测量环境区域有热量波动的状态下，由于图金属管中部和底部的直径不同，相互之间产生快速的热传递过程，但是A温区(从金属管的底部到水溶性填充物截止处)与C温区(传感器导线区域)之间间隔B温区(A温区与C温区之间没有填充任何材料的区域)，由于B温区没有填充任何材料，即成为热量传递隔离缓冲区，有效的避免了高温状态下，A温区与C温区的热量互冲的影像而造成温度测量不准确性的问题；同时这个毫秒级的内部热传递过程会将温度传感芯片测量的数值瞬间稳定，从而使温度传感芯片可以读出一个被测量区域相对稳定的数值，相反金属管的中部对底部的热量传导对温度传感芯片测量值的准确性影响是可忽略不计的。
进一步，所述温度传感芯片与所述金属管的底部的内壁之间的最大距离范围为0.1～0.3mm。
采用上述进一步方案的有益效果是：金属管的底部的内壁与温度传感芯片之间最大边沿距离约为0.1～0.3mm，在热膨胀状态下温度传感芯片与金属管的底部接近接触而不会被反向压破裂，反应时间提升为传统结构的10倍以上。
进一步，所述水溶性钙化物将所述金属管的底部填充满，并延伸填充至所述金属管的中部。
进一步，所述温度传感芯片的外接线的一端包裹在所述水溶性钙化物中并与所述温度传感芯片电连接，所述温度传感芯片的外接线的另一端伸出所述水溶性钙化物至所述金属管的中部与顶部之间的连接处，所述温度传感芯片的外接线的另一端在所述金属管的中部与顶部之间的连接处与所述导线的一端通过激光连续式焊接在一起。
附图说明
图1为本发明一种温度传感器的整体结构示意图；
图2为本发明一种温度传感器中导线与温度传感芯片的外接线连接的结构示意图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、金属管，11、底部，12、顶部，13、中部，2、温度传感芯片，21、外接线，22、凸丘，3、传感器导线，31、金属套管，32、导线、33、Al2O3/MgO填充物，4、水溶性的钙化物。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1所示，一种温度传感器，包括金属管1、温度传感芯片2和传感器导线3，所述金属管1的底部11密封，所述金属管1的顶部12开口，所述温度传感芯片2位于所述金属管1的底部11内，所述金属管1内填充有水溶性的钙化物4，且所述水溶性的钙化物4将所述温度传感芯片2包裹并固定在所述金属管1的底部11内，所述传感器导线3的一端穿过所述金属管1的顶部12的开口并与所述温度传感芯片2的外接线21电连接。
在本具体实施例：所述传感器导线3包括金属套管31和导线32，所述导线32套装在所述金属套管31内，所述金属套管31内还填充有Al 2O3/MgO填充物33，且所述Al2O3/MgO填充物33将所述导线32包裹，其中所述A l2O3/MgO填充物33具体为Al2O3或MgO中的任一种。所述金属套管31的一端穿插在所述金属管1的顶部12的开口中，并与所述金属管1的顶部12的内壁贴合，所述导线32的一端穿出所述金属套管31并与所述温度传感芯片2的外接线21通过激光连续式焊接在一起，如图2所示，所述导线32与所述温度传感芯片2的外接线21通过激光连续式焊接在一起后形成连续的凸丘22。所述金属管1的横截面为圆形，所述金属管1的底部11与顶部12之间的部分为所述金属管1的中部13，所述金属管1的顶部12的直径大于所述金属管1的中部13的直径，所述金属管1的中部13的直径大于所述金属管1的底部11的直径，且所述金属管1的中部13的直径比所述金属管1的底部11的直径大1～2倍。所述温度传感芯片2与所述金属管1的底部11的内壁之间的最大距离范围为0.1～0.3mm。所述水溶性钙化物4将所述金属管1的底部11填充满，并延伸填充至所述金属管11的中部13。所述温度传感芯片2的外接线21的一端包裹在所述水溶性钙化物4中并与所述温度传感芯片2电连接，所述温度传感芯片2的外接线21的另一端伸出所述水溶性钙化物4至所述金属管1的中部13与顶部12之间的连接处，所述温度传感芯片2的外接线21的另一端在所述金属管1的中部13与顶部12之间的连接处与所述导线32的一端通过激光连续式焊接在一起。
在本发明一种温度传感器中，采用纯净的水溶性钙化物4作为温度传感芯片2的填充物，水溶性钙化物4固化后将与金属管1完全粘合(制作时先将适量水溶性钙化物导入金属管内，然后将温度传感芯片置入水溶性钙化物内，放入辅助支架中12小时后自然挥发固话达到效果)，并包裹好温度传感芯片2，将温度传感芯片2固定在金属管1内，使温度传感芯片2不易移动，完全密封包裹温度传感芯片2使温度传感芯片2具有最大的导热性和牢固性；同时水溶性钙化物4与温度传感芯片2及金属管1具有一致的膨胀系数，从而使温度传感芯片2和金属管1合为一个整体，抗震性更强；另外，本发明水溶性的钙化物4采用流体灌封方式填充在温度传感芯片2的周围，可以提高温度传感芯片2的精度和可操作性。
传感器导线3采用了高纯度Al2O3/MgO填充物33的耐高温导线，完全可以满足测量温度在1000℃以上的环境下的信号传输，并且具有良好的绝缘性；与传统的矿物质高温连接线相比，具有如下优点，A、热传导(导热系数高)快，可以提升测量的准确性与反应时间；B、属于硬质导线，在高温下(700℃以上)具有良好的硬度特性，不易变形弯曲，热膨胀低，可以抵抗高温气流冲击，不易损坏；C、自身型变小，不会因自身材料的应变力而产生较大应力、破坏自身结构而引起传感器损坏。
所述导线32与外接线21通过激光连续式焊接，采用激光连续式焊接与传统焊接相比改善如下几点，A、采用连续式焊接，保障不同金属导线之间的高度融合，提高了抗震性与传输的稳定性；B、提高了焊接强度，保障了安全性，牢固性是普通点焊接的5倍以上；C、有效分散了单点焊接或物理压接后的高温热应力破坏性。
在被测量环境区域有热量波动的状态下，由于图金属管1中部13和底部11的直径不同，相互之间产生快速的热传递过程，但是A温区(从金属管的底部到水溶性填充物截止处)与C温区(传感器导线区域)之间间隔B温区(A温区与C温区之间没有填充任何材料的区域)，由于B温区没有填充任何材料，即成为热量传递隔离缓冲区，有效的避免了高温状态下，A温区与C温区的热量互冲的影像而造成温度测量不准确性的问题；同时这个毫秒级的内部热传递过程会将温度传感芯片2测量的数值瞬间稳定，从而使温度传感芯片2可以读出一个被测量区域相对稳定的数值，相反金属管1的中部13对底部11的热量传导对温度传感芯片2测量值的准确性影响是可忽略不计的。设计本发明金属管的结构能有效提高了传感器的反应时间，反应时间是温度传感器测量值真实性中最关键指标，只有测量环境的热量最短时间内到达感温传感上才能真实测量出准确的温度。
金属管1的底部11的内壁与温度传感芯片2之间最大边沿距离约为0.1～0.3mm，在热膨胀状态下温度传感芯片2与金属管1的底部11接近接触而不会被反向压破裂，反应时间提升为传统结构的10倍以上。以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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 (7)

1.一种温度传感器，其特征在于：包括金属管(1)、温度传感芯片(2)和传感器导线(3)，所述金属管(1)的底部(11)密封，所述金属管(1)的顶部(12)开口，所述温度传感芯片(2)位于所述金属管(1)的底部(11)内，所述金属管(1)内填充有水溶性的钙化物(4)，且所述水溶性的钙化物(4)将所述温度传感芯片(2)包裹并固定在所述金属管(1)的底部(11)内，所述传感器导线(3)的一端穿过所述金属管(1)的顶部(12)的开口并与所述温度传感芯片(2)的外接线(21)电连接。
2.根据权利要求1所述的一种温度传感器，其特征在于：所述传感器导线(3)包括金属套管(31)和导线(32)，所述导线(32)套装在所述金属套管(31)内，所述金属套管(31)内还填充有Al2O3/MgO填充物(33)，且所述Al2O3/MgO填充物(33)将所述导线(32)包裹。
3.根据权利要求2所述的一种温度传感器，其特征在于：所述金属套管(31)的一端穿插在所述金属管(1)的顶部(12)的开口中，并与所述金属管(1)的顶部(12)的内壁贴合，所述导线(32)的一端穿出所述金属套管(31)并与所述温度传感芯片(2)的外接线(21)通过激光连续式焊接在一起。
4.根据权利要求3所述的一种温度传感器，其特征在于：所述金属管(1)的横截面为圆形，所述金属管(1)的底部(11)与顶部(12)之间的部分为所述金属管(1)的中部(13)，所述金属管(1)的顶部(12)的直径大于所述金属管(1)的中部(13)的直径，所述金属管(1)的中部(13)的直径大于所述金属管(1)的底部(11)的直径，且所述金属管(1)的中部(13)的直径比所述金属管(1)的底部(11)的直径大1～2倍。
5.根据权利要求4所述的一种温度传感器，其特征在于：所述温度传感芯片(2)与所述金属管(1)的底部(11)的内壁之间的最大距离范围为0.1～0.3mm。
6.根据权利要求4或5所述的一种温度传感器，其特征在于：所述水溶性钙化物(4)将所述金属管(1)的底部(11)填充满，并延伸填充至所述金属管(11)的中部(13)。
7.根据权利要求4或5所述的一种温度传感器，其特征在于：所述温度传感芯片(2)的外接线(21)的一端包裹在所述水溶性钙化物(4)中并与所述温度传感芯片(2)电连接，所述温度传感芯片(2)的外接线(21)的另一端伸出所述水溶性钙化物(4)至所述金属管(1)的中部(13)与顶部(12)之间的连接处，所述温度传感芯片(2)的外接线(21)的另一端在所述金属管(1)的中部(13)与顶部(12)之间的连接处与所述导线(32)的一端通过激光连续式焊接在一起。
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