CN107631812A - 一种高温密质成瓷热敏电阻温度传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种高温密质成瓷热敏电阻温度传感器，包括探头区域、安装区域、尾罩区域、线缆区域和连接器区域，探头区域包括密质成瓷热敏电阻芯片、耐高温绝缘导热填充物、纯镍线导热电缆和芯片保护罩；安装区域包括纯镍线导热电缆、定位环和六角螺母；所述尾罩区域包括纯镍线导热电缆、焊接过渡端子、尾罩、密封塞和绝缘套管；线缆区域包括导线和波纹管。本发明能够用于检测柴油发动机车辆尾气温度并转化为可用输出信号，与铂电阻温度传感器相比其成本低，同时减少温度检测部分的尺寸，并提供一种简单可靠的芯片保护、芯片焊接工艺，温度传感器阻值随温度变化范围表。
Description
技术领域
本发明属于温度传感器技术，具体涉及一种高温密质成瓷热敏电阻温度传感器。
背景技术
随着中国经济发展，汽车保有量逐年增加，汽车每隔一段时间必须做尾气排放环保检测，通过更好的催化转化器的活性层、带有冷却装置的排气再循环系统以及二次空气喷射等技术的应用，控制和减少汽车排放污染物，以达到规定数值以下的标准。汽车尾气温度通常是采用温度传感器进行检测并反馈给系统。
目前国内外生产汽车尾气温度传感器的生产商较少，且基本以铂电阻温度传感器为主，温度检测部分尺寸大，成本高，并且不耐高温，测温效果不佳。
发明内容
发明目的：本发明的目的在于解决现有技术中存在的不足，提供一种高温密质成瓷热敏电阻温度传感器，本发明能够安装在汽车排气系统的用于检测尾气温度的温度传感器，用于检测异常温度或者检测催化剂的劣化，检测的最高温度可以达1000℃。
技术方案：本发明的一种高温密质成瓷热敏电阻温度传感器，包括依次连接的探头区域、安装区域、尾罩区域、线缆区域和连接器区域，所述探头区域包括密质成瓷热敏电阻芯片和芯片保护罩，密质成瓷热敏电阻芯片与纯镍线导热电缆一端的引脚连接，芯片保护罩套在密质成瓷热敏电阻芯片和纯镍线导热电缆外周上，芯片保护罩与纯镍线导热电缆之间填充有耐高温绝缘导热填充物；所述安装区域包括定位环和六角螺母，述定位环套在纯镍线导热电缆外周上，六角螺母套在定位环上并可轴向活动；所述尾罩区域包括尾罩以及安装尾罩内的焊接过渡端子、密封塞和绝缘套管，尾罩一端穿入六角螺母后套于定位环一侧，所述焊接过渡端子一端与纯镍线导热电缆引脚，所述密封塞包裹焊接过渡端子和纯镍线导热电缆的焊接处，绝缘套管套在尾罩另一端内部并通过尾罩缩口固定；所述线缆区域包括导线和波纹管，导线与焊接过渡端子通过压接固定，所述波纹管套于导线外周，导线延伸出线缆区域与连接器区域的连接器相连。
进一步的，所述纯镍线导热电缆另一端从探头区域延伸出依次经过安装区域和尾罩区域，最终安装于尾罩区域，此处采用纯镍线导热电缆具有更好的导热性能。
进一步的，所述密质成瓷热敏电阻芯片与纯镍线导热电缆的引脚采用错位压接点焊方式焊接，具体焊接方法为：首先对密质成瓷热敏电阻芯片和纯镍线导热电缆引脚进行整形，然后将密质成瓷热敏电阻芯片和纯镍线导热电缆的一根引线上下贴实，用激光从外侧进行点焊，最后将密质成瓷热敏电阻芯片和纯镍线导热电缆的另一根引线倒序上下贴实，用激光从外侧进行点焊。这种错位压接点焊方式不仅方便，而且焊点小、上下错开很大程度上减少了因焊接造成短路的机率。
进一步的，耐高温绝缘导热填充物包括辅助塑胶套管，辅助塑胶套管中注射有高温水泥胶，然后将辅助塑胶套加热使耐高温绝缘液固化成型并套上芯片保护罩，最后对芯片保护罩和纯镍线导热电缆进行激光焊接固定。
进一步的，所述耐高温绝缘导热填充物为高温水泥胶，该高温水泥胶直接注射进入芯片保护罩，然后对芯片保护罩加热使高温水泥胶固化成型，最后对芯片保护罩尾部进行收口。
上述高温水泥胶能够快速成型，绝缘性能优越。
进一步的，所述密封塞为注塑成型，首先将焊接过渡端子与导线压接，然后将焊接过渡端子放在模具内进行注塑，形成密封塞，密封塞保护焊接过渡端子与纯镍线导热电缆焊接时不出现短路，并避免焊接过渡端子与尾罩内壁接触造成短路。
进一步的，所述尾罩上的3处不同位置进行收口设置，密封效果显著。
进一步的，所述芯片保护罩与密质成瓷热敏电阻芯片和纯镍线导热电缆外周之间均采用激光焊接方式连接，所述定位环与纯镍线导热电缆之间采用激光焊接方式固定，所述尾罩与定位环之间以及焊接过渡端子与纯镍线导热电缆之间也采用激光焊接方式固定。
进一步的，所述密质成瓷热敏电阻芯片通过1700℃高温和2Mpa高压烧结一次成型，虽然可采用同样的材质，但是这样的温度和压力使得成型后的密质成瓷热敏电阻芯片的密度更大，性能更优。
有益效果：本发明主要用于检测柴油发动机车辆尾气温度并转化为可用输出信号，与铂电阻温度传感器相比其成本低，同时减少温度检测部分的尺寸，并提供一种简单可靠的芯片保护、芯片焊接工艺，温度传感器阻值随温度变化范围表。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、本发明中的热敏电阻封装牢固，寿命高；
2、本发明温度检测部分尺寸直径只有1.6MM，结构及工艺简单可靠；
3、本发明的密质成瓷热敏电阻芯片成本较传统的铂金电阻成本低；密质成瓷热敏电阻芯片通过高温高压烧结一次成型，密质度高，产品性能一致性、稳定性好；解决高温热敏电阻封装难、产品性能不稳定问题。
4、本发明在-40℃到1000℃有很好的线性关系。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明中探头区的结构示意图；
图3为本发明中密封塞的结构示意图；
图4为本发明中密质成瓷热敏电阻芯片的示意图；
图5为本发明中电阻随温度变化曲线图。
具体实施方式
下面对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
如图1至图4所示，本发明的一种高温密质成瓷热敏电阻温度传感器，包括依次连接的探头区域、安装区域、尾罩10区域、线缆区域和连接器13区域，探头区域包括密质成瓷热敏电阻芯片1和芯片保护罩3，密质成瓷热敏电阻芯片1与纯镍线导热电缆4一端的引脚连接，芯片保护罩3套在密质成瓷热敏电阻芯片1和纯镍线导热电缆4外周上，芯片保护罩3与纯镍线导热电缆4之间填充有耐高温绝缘导热填充物2；安装区域包括定位环5和六角螺母6，述定位环5套在纯镍线导热电缆 4外周上，六角螺母6套在定位环5上并可轴向活动；尾罩10区域包括尾罩10以及安装尾罩10内的焊接过渡端子7、密封塞8和绝缘套管9，尾罩10一端穿入六角螺母6后套于定位环5一侧，焊接过渡端子7一端与纯镍线导热电缆4引脚，密封塞8包裹焊接过渡端子7和纯镍线导热电缆4的焊接处，绝缘套管9套在尾罩10另一端内部并通过尾罩10缩口固定；线缆区域包括导线11和波纹管12，导线11与焊接过渡端子7通过压接固定，波纹管12套于导线11外周，导线11延伸出线缆区域与连接器13区域的连接器13相连。
其中上述，纯镍线导热电缆4另一端从探头区域延伸出依次经过安装区域和尾罩10区域，最终安装于尾罩10区域。
密质成瓷热敏电阻芯片1与纯镍线导热电缆4的引脚采用错位压接点焊方式焊接，具体焊接方法为：首先对密质成瓷热敏电阻芯片1和纯镍线导热电缆4引脚进行整形，然后将密质成瓷热敏电阻芯片1和纯镍线导热电缆4的一根引线上下贴实，用激光从外侧进行点焊，最后将密质成瓷热敏电阻芯片1和纯镍线导热电缆4 的另一根引线倒序上下贴实，用激光从外侧进行点焊。这种错位压接点焊方式不仅方便，而且焊点小、上下错开很大程度上减少了因焊接造成短路的机率。
耐高温绝缘导热填充物2包括辅助塑胶套管，辅助塑胶套管中注射有高温水泥胶，然后将辅助塑胶套加热使高温水泥胶固化成型并套上芯片保护罩3，最后对芯片保护罩3和纯镍线导热电缆4进行激光焊接固定。耐高温绝缘导热填充物2 还可以直接将高温水泥胶注射进入芯片保护罩3，然后对芯片保护罩3加热使高温水泥胶固化成型，最后对芯片保护罩3尾部进行收口。
密封塞8为注塑成型，首先将焊接过渡端子7与导线11压接，然后将焊接过渡端子7放在模具内进行注塑，形成密封塞8，密封塞8保护焊接过渡端子7与纯镍线导热电缆4焊接时不出现短路，并避免焊接过渡端子7与尾罩10内壁接触造成短路。
传统的铂电阻尾气温度传感器由于感应区域尺寸大，所以一般填充物2是固体MgO粉末来进行绝缘处理，而本发明所述温度传感器感应区域尺寸小，故采用的是液体高温绝缘导热填充物2，然后进行加热固化处理。
传统的尾气温度传感器一般采用塑胶或者陶瓷对焊接过渡端子7焊接处进行绝缘处理，塑胶硬度低，耐高温能力差；陶瓷虽耐高温，但是易碎。而本发明的尾气温度传感器采用注塑工艺成型密封塞8对焊接过渡端子7焊接处进行绝缘处理，这种密封塞8不仅能达到绝缘效果，而且耐高温能力强，强度和硬度都有所保证。
本发明温度传感器的阻值使用干阱式温度校验炉和数字万用表测量，并用零度恒温器和标准热电偶校准，得出对应温度范围内传感器电阻最小值、最大值和平均值。综上，本发明的高温密质成瓷热敏电阻温度传感器阻值随温度升高而减小，如表1和图5所示。
表1为本发明电阻随温度变化范围表
Claims (9)
1.一种高温密质成瓷热敏电阻温度传感器，其特征在于：包括依次连接的探头区域、安装区域、尾罩区域、线缆区域和连接器区域，
所述探头区域包括密质成瓷热敏电阻芯片和芯片保护罩，密质成瓷热敏电阻芯片与纯镍线导热电缆一端的引脚连接，芯片保护罩套在密质成瓷热敏电阻芯片和纯镍线导热电缆外周上，芯片保护罩与纯镍线导热电缆之间填充有耐高温绝缘导热填充物；
所述安装区域包括定位环和六角螺母，述定位环套在纯镍线导热电缆外周上，六角螺母套在定位环上并可轴向活动；
所述尾罩区域包括尾罩以及安装尾罩内的焊接过渡端子、密封塞和绝缘套管，尾罩一端穿入六角螺母后套于定位环一侧，所述焊接过渡端子一端与纯镍线导热电缆引脚，所述密封塞包裹焊接过渡端子和纯镍线导热电缆的焊接处，绝缘套管套在尾罩另一端内部并通过尾罩缩口固定；
所述线缆区域包括导线和波纹管，导线与焊接过渡端子通过压接固定，所述波纹管套于导线外周，导线延伸出线缆区域与连接器区域的连接器相连。
2.根据权利要求1所述的高温密质成瓷热敏电阻温度传感器，其特征在于：所述纯镍线导热电缆另一端从探头区域延伸出依次经过安装区域和尾罩区域，最终安装于尾罩区域。
3.根据权利要求1所述的高温密质成瓷热敏电阻温度传感器，其特征在于：所述密质成瓷热敏电阻芯片与纯镍线导热电缆的引脚采用错位压接点焊方式焊接，具体焊接方法为：
首先对密质成瓷热敏电阻芯片和纯镍线导热电缆引脚进行整形，然后将密质成瓷热敏电阻芯片和纯镍线导热电缆的一根引线上下贴实，用激光从外侧进行点焊，最后将密质成瓷热敏电阻芯片和纯镍线导热电缆的另一根引线倒序上下贴实，用激光从外侧进行点焊。
4.根据权利要求1所述的高温密质成瓷热敏电阻温度传感器，其特征在于：所述耐高温绝缘导热填充物包括辅助塑胶套管，辅助塑胶套管中注射有高温水泥胶，然后将辅助塑胶套加热使耐高温绝缘液固化成型并套上芯片保护罩，最后对芯片保护罩和纯镍线导热电缆进行激光焊接固定。
5.根据权利要求1所述的高温密质成瓷热敏电阻温度传感器，其特征在于：所述耐高温绝缘导热填充物为高温水泥胶，该高温水泥胶直接注射进入芯片保护罩，然后对芯片保护罩加热使高温水泥胶固化成型，最后对芯片保护罩尾部进行收口。
6.根据权利要求1所述的高温密质成瓷热敏电阻温度传感器，其特征在于：所述密封塞为注塑成型，首先将焊接过渡端子与导线压接，然后将焊接过渡端子放在模具内进行注塑，形成密封塞。
7.根据权利要求1所述的高温密质成瓷热敏电阻温度传感器，其特征在于：所述尾罩上设置有三个收口处。
8.根据权利要求1所述的高温密质成瓷热敏电阻温度传感器，其特征在于：所述芯片保护罩与密质成瓷热敏电阻芯片和纯镍线导热电缆外周之间均采用激光焊接方式连接，所述定位环与纯镍线导热电缆之间采用激光焊接方式固定，所述尾罩与定位环之间以及焊接过渡端子与纯镍线导热电缆之间也采用激光焊接方式固定。
9.根据权利要求1所述的高温密质成瓷热敏电阻温度传感器，其特征在于：所述密质成瓷热敏电阻芯片通过1700℃高温和2Mpa高压烧结一次成型。
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