CN110388994A - 一种永磁温度传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种永磁温度传感器，包括测温端、磁信号接收器、铠装外套管、绝缘密封层、密封端；测温端、绝缘密封层均在铠装外套管的内部，磁信号接收器的一部分位于铠装外套管的内部，另一部分伸出铠装外套管，密封端位于铠装外套管的上部，用于密封铠装外套管，绝缘密封层填充在铠装外套管内部。本发明的永磁温度传感器采用的钐钴永磁在常温至700℃均具备磁性，测温范围大，稳定性好，能够应用于高温恶劣环境下。
Description
技术领域
本发明涉及温度传感器领域，尤其涉及一种永磁温度传感器。
背景技术
传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求，被应用于各种领域。
目前传统的温度传感器，其通常利用芯线材料的热电效应来测温。但在一些特殊场合，由于高频振动等因素，会暴露出芯线断路等问题，而在极小区域内的测温也存在热电偶尺寸较大或者芯线过细易断等问题。
发明内容
针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提供一种永磁温度传感器，结构简单，可靠性高，测温范围大，稳定性好，能够应用于高温恶劣环境下。
为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：
一种永磁温度传感器，包括测温端、磁信号接收器、铠装外套管、绝缘密封层、密封端；测温端、绝缘密封层均在铠装外套管的内部，磁信号接收器的一部分位于铠装外套管的内部，另一部分伸出铠装外套管，密封端位于铠装外套管的上部，用于密封铠装外套管，绝缘密封层填充在铠装外套管内部。
进一步地，测温端的底端距铠装外套管底部的距离大于5mm，小于20mm。
进一步地，所述测温端包括永磁端和软磁端，软磁端位于永磁端上部；所述永磁端呈圆柱状，软磁端呈圆台状，圆台上表面的圆直径较小，圆台下表面的圆直径较大，圆台的纵截面呈梯形。
进一步地，永磁端材料为烧结钐钴永磁材料或者烧结钕铁硼永磁材料，软磁端材料为铁钴软磁合金。
进一步地，所述磁信号接收器为高斯计探头，设置在所述测温端的上方，所述测温端与高斯计探头相隔断，并且测温端的上端与高斯计探头的底端的间距为 0.5mm～5mm。
进一步地，所述绝缘密封层采用的材料为氧化镁、氧化铝和石英玻璃，其中氧化镁和氧化铝材料中的一种或者两种均能够用于绝缘密封填充，石英玻璃材料用于接口封装。
进一步地，所述测温端与高斯计探头之间被氧化镁粉、氧化铝中的一种或者两种材料填充。
进一步地，所述铠装外套管为金属保护套管，铠装外套管管口采取焊接方式与密封端连接。
进一步地，所述铠装外套管的材质为纯铜、纯镍和不锈钢材料中的一种。
进一步地，所述磁信号接收器由霍尔元件、铜杆和引线组成；所述霍尔元件固定在铜杆上；所述引线从霍尔元件引出后，穿过铜杆，并伸出铜杆。
进一步地，密封端材质为无磁钢或者无磁钛合金。
本发明的有益效果是：
(1)本发明利用永磁材料的磁性能随着温度的变化而改变的特性用于特定温度范围的测温，且本发明采用的钐钴永磁在常温至700℃均具备磁性，测温范围大，由于永磁材料自身温度系数的限制，本发明适用于低精度测温领域。测温端及高斯计探头被绝缘材料氧化镁粉或者氧化铝致密填充，稳定性好，铠装外套管管材则采用不锈钢材质，保护性能良好，能够应用于高温恶劣环境下。
(2)本发明的永磁温度传感器的结构简单合理、制备工艺简单，且软磁端铁钴软磁体制备成圆台形，能有效放大永磁材料的磁信号，提高测温精度，且应用温度范围广；尤为重要的是，本发明将其制备成热电偶形式的器件，使用方便。
附图说明
图1为本发明的永磁温度传感器的结构示意图。
图2为本发明的永磁温度传感器磁信号接收器的结构示意图。
图3为本发明的永磁温度传感器测温端的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的技术方案做进一步详细说明，应当指出的是，具体实施方式只是对本发明的详细说明，不应视为对本发明的限定。
一种永磁温度传感器，如图1所示，包括测温端1、磁信号接收器2、铠装外套管3、绝缘密封层4、密封端5；测温端1、绝缘密封层4均在铠装外套管3 的内部，磁信号接收器2的一部分位于铠装外套管3的内部，另一部分伸出铠装外套管3，位于铠装外套管3外部；密封端5位于铠装外套管3的上部，用于密封铠装外套管3，绝缘密封层4填充在铠装外套管3内部；测温端1能够为空间内提供磁场，磁信号接收器2能够接收磁场强度变化，然后输出信号。与磁信号接收器2相连的设备，接收信号并显示磁信号；与预先测试好的标准变化表(预先测试好的永磁端9和软磁端10的数据表格即标准变化表，标准变化表中包含磁信号变化量与温度变化量的对应关系以及磁信号数值与实际温度的对应关系) 进行对照，可以由磁信号变化得到温度变化，因为磁信号变化和温度变化有一一对应的关系；或者将该标准变化表中的数据导入到数码器件中，将测得的磁信号输入数码器件进行比对后输出温度值。将标准变化表中的数据预先导入数码器件，当磁信号输入数码器件后，数码器件能够自动显示温度；采用现有技术常用的能够实现上述功能的数码器件即可，本发明并不对数码器件进行改进。
在一些优选的方式中，如图1所示，测温端1位于铠装外套管3的下半部分，在一些优选的方式中，测温端1的底端距铠装外套管3底部的距离大于5mm，小于20mm。测温端1的底端距铠装外套管3底部的距离大于5mm，这样是为了保护测温端1不被氧化，处于温度缓冲区域；小于20mm是为了使热量传递距离不是太大，保证响应速度等。密封端1的底端距铠装外套管3底部的距离大于 20cm，小于30cm，密封端1的底端距铠装外套管3底部的距离大于20cm是为了减少温度对芯线信号传输的影响，小于30cm是为了减少芯线过长对信号造成的干扰。测温端1距铠装外套管3底部的距离和密封端11距铠装外套管底部的距离无关。
在一些优选的方式中，所述测温端1包括永磁端9和软磁端10，如图1、3 所示，软磁端10位于永磁端9上部；所述永磁端9呈圆柱状，软磁端10呈圆台状，圆台上表面的圆直径较小，圆台下表面的圆直径较大，圆台的纵截面呈梯形；在一些优选的方式中，圆台下表面与永磁端9直接接触；两者可以直接接触或者采用焊接连接在一起。
在一些优选的方式中，永磁端材料为烧结钐钴永磁材料或者烧结钕铁硼永磁材料，软磁端材料为铁钴软磁合金。
在一些优选的方式中，所述磁信号接收器2为高斯计探头，设置在所述测温端1的上方，如图1所示，所述测温端1与高斯计探头被绝缘密封层4隔断，并且测温端1的上端与高斯计探头2的底端的间距为0.5mm～5mm，间距大于0.5mm 是为了防止空气或者水汽通过探头接触磁体，防止磁体氧化等，间距小于5mm 是为了保证信号接收速度，减少响应时间。高斯计探头可以采用现有技术中的常规的即可，无需进行改进；比如本发明采用的高斯计探头的型号为lakeshore 475。
在一些优选的方式中，所述绝缘密封层4采用的材料为氧化镁、氧化铝和石英玻璃，其中氧化镁和氧化铝材料中的一种或者两种均可以用于绝缘密封填充，石英玻璃材料用于接口封装，如图1所示；氧化镁和/或氧化铝均匀填充在铠装外套管3、测温端1与磁信号接收器2之间。
在一些优选的方式中，所述测温端1与磁信号接收器2之间被氧化镁粉或者氧化铝填充。
在一些优选的方式中，所述铠装外套管3为金属保护套管，铠装外套管3 管口采取焊接方式与密封端5连接。
在一些优选的方式中，所述铠装外套管3的材质可以为纯铜、纯镍和不锈钢材料。
在一些优选的方式中，如图2所示，所述磁信号接收器2包括霍尔元件6、铜杆7和引线8组成，所述霍尔元件6固定在铜杆7上；所述引线8从霍尔元件 6引出后，穿过铜杆7，并伸出铜杆7。引线就是将高斯计探头连接到高斯计的积分器等设备上的。
在一些优选的方式中，在芯线引出部分采用石英玻璃11封装。本实施例中，芯线和引线材质一样，在铠装外套管3内的称为芯线，在铠装外套管3外面部分称为引线；如图1所示，磁信号接收器2的引线8从密封端5封口处引出。
在一些优选的方式中，密封端材质为无磁钢或者无磁钛合金。
在一些优选的方式中，密封端5下方首先是石英玻璃11密封层，石英玻璃11密封层下方是氧化铝和/或氧化镁绝缘层；采用石英玻璃的好处是：石英玻璃不会吸潮和被腐蚀，水汽和空气无法进入，器件使用寿命延长。石英玻璃11的填充高度大于5mm，小于10mm，大于5mm是为了提高密封性，石英玻璃不会氧化吸潮，小于10mm是为了保证密封端的抗震性，如果填充高度太大会导致玻璃断裂。
本发明的永磁温度传感器的使用方式是与待测物体直接或间接接触，这与传统的热电偶是一致的。
显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
Claims (10)
1.一种永磁温度传感器，其特征是，包括测温端、磁信号接收器、铠装外套管、绝缘密封层、密封端；测温端、绝缘密封层均在铠装外套管的内部，磁信号接收器的一部分位于铠装外套管的内部，另一部分伸出铠装外套管，密封端位于铠装外套管的上部，用于密封铠装外套管，绝缘密封层填充在铠装外套管内部。
2.根据权利要求1所述的一种永磁温度传感器，其特征是，测温端的底端距铠装外套管底部的距离大于5mm，小于20mm。
3.根据权利要求1所述的一种永磁温度传感器，其特征是，所述测温端包括永磁端和软磁端，软磁端位于永磁端上部；所述永磁端呈圆柱状，软磁端呈圆台状，圆台上表面的圆直径较小，圆台下表面的圆直径较大，圆台的纵截面呈梯形。
4.根据权利要求3所述的一种永磁温度传感器，其特征是，永磁端材料为烧结钐钴永磁材料或者烧结钕铁硼永磁材料，软磁端材料为铁钴软磁合金。
5.根据权利要求1所述的一种永磁温度传感器，其特征是，所述磁信号接收器为高斯计探头，设置在所述测温端的上方，所述测温端与高斯计探头相隔断，并且测温端的上端与高斯计探头的底端的间距为0.5mm～5mm。
6.根据权利要求1所述的一种永磁温度传感器，其特征是，所述绝缘密封层采用的材料为氧化镁、氧化铝和石英玻璃，其中氧化镁和氧化铝材料中的一种或者两种均能够用于绝缘密封填充，石英玻璃材料用于接口封装。
7.根据权利要求1所述的一种永磁温度传感器，其特征是，所述铠装外套管为金属保护套管，铠装外套管管口采取焊接方式与密封端连接。
8.根据权利要求7所述的一种永磁温度传感器，其特征是，所述铠装外套管的材质为纯铜、纯镍和不锈钢材料中的一种。
9.根据权利要求1所述的一种永磁温度传感器，其特征是，所述磁信号接收器由霍尔元件、铜杆和引线组成；所述霍尔元件固定在铜杆上；所述引线从霍尔元件引出后，穿过铜杆，并伸出铜杆。
10.根据权利要求1所述的一种永磁温度传感器，其特征是，密封端材质为无磁钢或者无磁钛合金。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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