CN114034409B - 低温温度传感器的安装单元、低温检测装置及其安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种低温温度传感器的安装单元、低温检测装置及其安装方法。该低温温度传感器的安装单元包括底座和保护罩。底座设有用于容置低温温度传感器的收容槽，底座能够固定在待测物的待测平面上，底座具有安装面，安装面的平面度与待测平面的平面度相匹配；保护罩能够罩设于底座上，且能够与底座固接。上述安装单元能够提高低温温度传感器的检测准确性及安装可靠性。

Description

低温温度传感器的安装单元、低温检测装置及其安装方法

技术领域

本发明涉及机械技术领域，特别是涉及一种低温温度传感器的安装单元、低温检测装置及其安装方法。

背景技术

大型低温制冷设备是前沿科技研究、航空航天、高技术应用系统不可替代的基础支撑装备。近年来随着社会经济的高速发展，社会对大型低温制冷设备的需求不断增加，对大型低温制冷设备的研发和生产成为一种趋势。

温度的测量是大型低温制冷系统研制工作的关键。比如Large Hadron Collider(LHC)大型强子对撞机的低温系统中安装有几百只低温温度传感器。中国科学院理化技术研究所研制的10kW@20K氦制冷机冷箱里共安装有十几只低温温度传感器，而中国科学院理化技术研究所研制的40L/h氦液化器冷箱里共安装有二十几只低温温度传感器。然而，现有的低温温度传感器容易受到干扰而导致检测误差较大，并且其安装可靠性较差，不利于运输和长久使用。

发明内容

基于此，有必要提供一种能够提高低温温度传感器的检测准确性及安装可靠性的低温温度传感器的安装单元。

此外，还有必要提供一种低温检测装置及其安装方法。

一种低温温度传感器的安装单元，包括：

底座，设有用于容置低温温度传感器的收容槽，所述底座能够固定在待测物的待测平面上，所述底座具有安装面，所述安装面的平面度与所述待测平面的平面度相匹配；及

保护罩，能够罩设于所述底座上，且能够与所述底座固接。

上述低温温度传感器的安装单元中，通过设有收容槽的底座来容置低温温度传感器，能够对低温温度传感器起到防护作用，底座能够固定在待测物的待测平面上，通过设置与待测平面的平面度相匹配的安装面，以使安装面在底座固定在待测物上时与待测平面更加贴合，使得底座能够稳定可靠地安装在待测物上，保证低温温度传感器的安装可靠性，能够罩设于底座上且能够与底座固接的保护罩，能够防止外部温度辐射(例如室温辐射)对低温温度传感器造成的漏热损失，保证温度检测的准确性。

在其中一个实施例中，所述底座开设有排气孔，所述排气孔与所述收容槽连通。

在其中一个实施例中，所述排气孔与所述收容槽的槽底连通，所述排气孔的孔径小于所述低温温度传感器的直径，以能够阻止所述低温温度传感器从所述收容槽进入所述排气孔中。

在其中一个实施例中，所述底座开设有与所述收容槽连通的热沉槽，所述热沉槽为环绕所述底座的外表面的环形槽。

在其中一个实施例中，所述底座开设有引线出口，所述引线出口与所述收容槽连通。

在其中一个实施例中，还包括紧固件，所述紧固件能够穿设所述保护罩及所述底座而固定在所述待测物上。

一种低温检测装置，包括上述低温温度传感器的安装单元和低温温度传感器，所述低温温度传感器能够安装在所述收容槽中。

在其中一个实施例中，所述底座开设有与所述收容槽连通的热沉槽，所述热沉槽为环绕所述底座的外表面的环形槽，所述低温温度传感器包括漆包铜线，所述漆包铜线能够设置在所述热沉槽中，以进行热沉处理。

上述低温检测装置的安装方法，包括如下步骤：

将所述低温温度传感器安装在所述收容槽中；及

将所述保护罩罩设于所述底座上；并将所述保护罩和所述底座均固定在所述待测物的待侧面上，且使所述安装面与所述待测平面相对。

在其中一个实施例中，所述底座开设有与所述收容槽连通的热沉槽，所述热沉槽为环绕所述底座的外表面的环形槽，所述将所述低温温度传感器安装在所述收容槽中的步骤包括：

在所述低温温度传感器的表面覆盖导热剂，将覆盖有所述导热剂的所述低温温度传感器放入所述收容槽中；

在所述低温温度传感器上连接漆包铜线，将所述漆包铜线设置在所述热沉槽中以形成热沉。

附图说明

图1为一实施方式的低温温度传感器的安装单元的结构示意图；

图2为图1所示的安装单元的分解示意图；

图3为图2所示的安装单元中底座的结构示意图；

图4为图3所示的底座沿II-II线的截面示意图；

图5为图3所示的底座沿I-I线的截面示意图；

图6为图2所示的底座沿III-III线的截面示意图；

图7为图1所示的安装单元沿IV-IV线的截面示意图；

图8为图2所示的安装单元中保护罩的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将对本发明进行更全面的描述，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本发明公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1和图2所示，本发明一实施方式提供一种低温温度传感器的安装单元100能够提高低温温度传感器的检测准确性及安装可靠性。该低温温度传感器的安装单元100包括底座110和保护罩120。底座110设有用于容置低温温度传感器的收容槽112。底座110能够固定在待测物的待测平面上。底座110具有安装面114。安装面114的平面度与待测平面的平面度相匹配。保护罩120能够罩设于底座110上，且能够与底座110固接。

测量温度的基本依据：在没有外来影响的条件下，彼此接触的两物体最终将达到热平衡，即温度相同。然而，实际上例如气体和固体的热传导、热辐射等影响，导致在温度传感器和被测温物体之间总会有一定的温度差。在低温下，尤其是在高真空环境中，物体间的热接触往往较差，而且低温下物体的热容量较小，少量的热就可能产生显著的温度起伏。在实际测温中，因为高真空低温环境测温的要求，温度传感器需要安装在传感器座中。然而现有的传感器座容易受到热辐射的影响，室温辐射直接落在低温温度计上会造成相当大的漏热，严重影响温度检测精度。

上述低温温度传感器的安装单元100中，通过设有收容槽112的底座110来容置低温温度传感器，能够对低温温度传感器起到防护作用，底座110能够固定在待测物的待测平面上，通过设置与待测平面的平面度相匹配的安装面114，以使安装面114在底座110固定在待测物上时与待测平面更加贴合，使得底座110能够稳定可靠地安装在待测物上，保证低温温度传感器的安装可靠性。能够罩设于底座110上且能够与底座110固接的保护罩120，能够防止外部温度辐射(例如室温辐射)对低温温度传感器造成的漏热损失，保证温度检测的准确性。

请参阅图3，在图示实施例中，底座110的形状大致为圆柱形。安装面114为底座110的一端面。

请参阅图4，其中，低温温度传感器为棍状电阻性温度传感器。收容槽112为条形槽。进一步地，收容槽112的深度大于低温温度传感器的长度，以保护低温温度传感器脆弱的根部。可选地，收容槽112能够容置长度为10mm～20mm的棍状电阻性温度传感器。在图示实施例中，底座110的形状大致为圆柱形。收容槽112由底座110的外周面向内凹陷形成。收容槽112有一个。收容槽112的延伸方向与底座110的轴向相交。在一个具体示例中，低温温度传感器为铂电阻PT100或者铑铁温度计。

请参阅图4和图5，底座110开设有排气孔116。排气孔116与收容槽112连通。在低温温度传感器插入收容槽112过程中，制冷机抽真空以及制冷机降温过程中，低温温度传感器的热气从排气孔116中排出。进一步地，排气孔116与收容槽112的槽底连通。排气孔116的孔径小于低温温度传感器的直径，以能够阻止低温温度传感器从排气孔116脱出收容槽112。通过使排气孔116的孔径小于低温温度传感器的直径，既能够使低温温度传感器的热气从排气孔116中排出，又能够阻止低温温度传感器脱出收容槽112。在图示实施例中，排气孔116有一个。一个排气孔116贯穿收容槽112的槽底，且贯穿底座110的外周面。

在安装过程中，低温温度传感器上涂抹导热硅脂，再放入收容槽112中，多余的导热硅脂可以从排气孔116中冒出，这样低温温度传感器可以在收容槽112里放置的更贴合。另外，通过设置排气孔116，能够避免低温温度传感器在降温过程中被收容槽112死区里的热气从收容槽112中推出。

请参阅图6，底座110开设有与收容槽112连通的热沉槽118。热沉槽118为环绕底座110的外表面的环形槽。通过设置热沉槽118，使得能够对低温温度传感器的引线进行热沉处理，使得低温温度传感器与被测温度部件之间有可靠的热接触，保证测温的精度。进一步地，热沉槽118位于收容槽112的远离安装面114的一侧。在图示实施例中，热沉槽118有一个。热沉槽118由底座110的外周面向内凹陷形成。

请参阅图7，底座110开设有引线出口119。引线出口119与收容槽112连通。通过设置引线出口119，使得低温温度传感器安装在收容槽112中时低温温度传感器的引线能够从引线出口119中引出，而能够与低温温度变送器或者测温仪连接。

进一步地，引线出口119贯穿安装面114，且与收容槽112和热沉槽118均连通。此种设置使得低温温度传感器的引线在热沉槽118中经过热沉处理后能够从引线出口119中引出，而能够与低温温度变送器或者测温仪连接。在图示实施例中，引线出口119由底座110的外周面向内凹陷形成。引线出口119与收容槽112的槽口和热沉槽118的槽口相连，以使收容槽112和热沉槽118连通。

在一个具体示例中，底座110的材质为紫铜。紫铜的热导率较高，是很好的传热材料。以紫铜为底座110的材质，有利于热传导，提高低温温度传感器和待测物的热接触。

请参阅图2和图7，保护罩120能够罩设于底座110的远离安装面114的一侧，且能够与底座110抵持。保护罩120与底座110之间的摩擦力使得保护罩120在罩设于底座110上时不易脱落又容易取下。具体地，通过加工公差使得保护罩120在罩设于底座110上时不易脱落又容易取下。

在一个具体示例中，保护罩120的材质为紫铜。紫铜的热导率较高，是很好的传热材料。以紫铜为保护罩120的材质，有利于热传导，提高低温温度传感器和待测物的热接触。

请参阅图2和图8，安装单元100还包括紧固件130。紧固件130能够穿设保护罩120及底座110而固定在待测物上，以将保护罩120及底座110固定在待测物上。此种设置，使得安装单元100能够更加稳定地安装在待测物上，且安装方便。进一步地，底座110设有第一安装孔113。保护罩120设有第二安装孔123。第一安装孔113和第二安装孔123连通。紧固件130能够依次穿设第二安装孔123和第一安装孔113而固定在待测物的待测平面上。在图示实施例中，第一安装孔有一个，一个第一安装孔113靠近收容槽112设置。第二安装孔123有一个。一个第二安装孔123的位置与一个第一安装孔113的位置相对应。紧固件130为螺钉。紧固件130有一个。

上述低温温度传感器的安装单元100中，通过设有收容槽112的底座110来容置低温温度传感器，能够对低温温度传感器起到防护作用，底座110能够固定在待测物的待测平面上，通过设置与待测平面的平面度相匹配的安装面114，以使安装面114在底座110固定在待测物上时与待测平面更加贴合，使得底座110能够稳定可靠地安装在待测物上，保证低温温度传感器的安装可靠性，能够罩设于底座110上且能够与底座110固接的保护罩120，能够防止外部温度辐射(例如室温辐射)对低温温度传感器造成的漏热损失，保证温度检测的准确性。

本发明的低温温度传感器的安装单元100的结构简单，适用于单支棍状电阻型低温温度传感器，能够安装在待测温平面上。本发明的低温温度传感器的安装单元100中，采用了稳定的固定方式，低温温度传感器的引线能够经过热沉，使得低温温度传感器与被测温度部件之间有可靠的热接触，保护罩120能够防止外部温度辐射(例如室温辐射)对低温温度传感器的漏热损失，从而保证了温度测量精度。

本发明还提供一实施方式的低温检测装置包括上述实施方式的低温温度传感器的安装单元100和低温温度传感器，低温温度传感器能够安装在收容槽112中。

此种低温检测装置中，通过设置与待测平面的平面度相匹配的安装面114，以使安装面114在底座110固定在待测物上时与待测平面更加贴合，使得底座110能够稳定可靠地安装在待测物上，保证低温温度传感器的安装可靠性，能够罩设于底座110上且能够与底座110固接的保护罩120，能够防止外部温度辐射(例如室温辐射)对低温温度传感器造成的漏热损失，保证温度检测的准确性。

底座110开设有与收容槽112连通的热沉槽118。热沉槽118的具体描述参见上文，此处不再赘述。低温温度传感器的引线能够收容在热沉槽118中，以在热沉槽118中进行热沉处理。进一步地，低温温度传感器的引线包括漆包铜线。漆包铜线能够缠绕在热沉槽118的槽底，以作为热沉。漆包铜线的长度大于10m。具体地，采用四线制接法对低温温度传感器接漆包铜线。

低温温度传感器的引线能够从引线出口119中引出。低温温度传感器的引线还包括与漆包铜线连接的聚四氟乙烯线。聚四氟乙烯线能够从引线出口119中引出。

低温检测装置还包括辅助部件。辅助部件能够与低温温度传感器电连接。辅助部件为低温温度变送器或者测温仪。进一步地，低温温度传感器的聚四氟乙烯线能够与辅助部件电连接。

此外，本发明还提供上述实施方式的低温检测装置的安装方法，包括如下步骤S110～S120：

S110、将低温温度传感器安装在收容槽112中。

具体地，底座110开设有热沉槽118，热沉槽118为环绕底座110的外表面的环形槽，将低温温度传感器安装在收容槽112中的步骤包括：在低温温度传感器的表面覆盖导热剂，将覆盖有导热剂的低温温度传感器放入所述收容槽112中；在低温温度传感器上连接漆包铜线，将漆包铜线设置在热沉槽118中以形成热沉。

其中，导热剂为导热硅脂。

其中，采用四线制接法在低温温度传感器上接漆包铜线，并将漆包铜线连接焊点外套绝缘管。将漆包铜线缠绕至热沉槽118的槽底上作为热沉。

其中，底座110上开设有引线出口119，引线出口119与收容槽112连通；在低温温度传感器上连接漆包铜线，将漆包铜线设置在热沉槽118中以形成热沉的步骤之后，还包括如下步骤：将聚四氟乙烯线接到低温温度传感器的漆包铜线上，作为低温温度传感器引线，将低温温度传感器聚四氟乙烯线引出引线出口119。

其中，将漆包铜线缠绕至热沉槽118的槽底上作为热沉的步骤中，在缠绕过程中不断在漆包铜线上涂抹缩醛胶。通过涂抹缩醛胶，既能够达到绝缘的效果，又能够避免铜线散开。进一步地，将聚四氟乙烯线接到漆包铜线上的步骤包括：缠绕足够圈数的漆包铜线，待缩醛胶干透后，将聚四氟乙烯线接漆包铜线作为低温温度传感器引线。

S120、将所述保护罩120罩设于底座110上，并将保护罩120和底座110均固定在所述待测物的待侧面上，且使所述安装面114与所述待测平面相对。

进一步地，将保护罩120和底座110均固定在所述待测物的待侧面上的步骤包括如下步骤：用紧固件130将保护罩120和底座110固定连接在待测物的待测平面上；低温温度传感器的引线从引线出口119中引出。具体地，采用紧固件130依次穿过第二安装孔123和第一安装孔113而固定在待测物的待测平面上。更进一步地，将用紧固件130将保护罩120和底座110固定连接在待测物的待测平面上的步骤之前，还包括如下步骤：将待测物的待测面开固定螺钉孔，然后将待测物的待测面用丙酮等有机溶剂清洁处理后，在待测物的待测面均匀涂抹导热硅脂。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种低温温度传感器的安装单元，其特征在于，包括：

底座，设有用于容置低温温度传感器的收容槽，所述底座能够固定在待测物的待测平面上，所述底座具有安装面，所述安装面的平面度与所述待测平面的平面度相匹配；及

保护罩，能够罩设于所述底座上，且能够与所述底座固接，所述保护罩用于防止外部温度辐射对低温温度传感器造成的漏热损失，保证温度检测的准确性；

所述底座开设有排气孔，所述排气孔与所述收容槽的槽底连通，用于排出所述收容槽内的热气，所述排气孔的孔径小于所述低温温度传感器的直径，以能够阻止所述低温温度传感器从所述收容槽进入所述排气孔中；

所述底座开设有与所述收容槽连通的热沉槽，所述热沉槽为环绕所述底座的外表面的环形槽；

所述底座开设有引线出口，所述引线出口与所述收容槽连通。

2.根据权利要求1所述的低温温度传感器的安装单元，其特征在于，还包括紧固件，所述紧固件能够穿设所述保护罩及所述底座而固定在所述待测物上。

3.一种低温检测装置，其特征在于，包括权利要求1或2所述的低温温度传感器的安装单元和低温温度传感器，所述低温温度传感器能够安装在所述收容槽中。

4.根据权利要求3所述的低温检测装置，其特征在于，所述底座开设有与所述收容槽连通的热沉槽，所述热沉槽为环绕所述底座的外表面的环形槽，所述低温温度传感器包括漆包铜线，所述漆包铜线能够设置在所述热沉槽中，以进行热沉处理。

5.如权利要求3~4任一项所述的低温检测装置的安装方法，其特征在于，包括如下步骤：

将所述低温温度传感器安装在所述收容槽中；及

将所述保护罩罩设于所述底座上；并将所述保护罩和所述底座均固定在所述待测物的待测面上，且使所述安装面与所述待测平面相对。

6.根据权利要求5所述的安装方法，其特征在于，所述底座开设有与所述收容槽连通的热沉槽，所述热沉槽为环绕所述底座的外表面的环形槽，所述将所述低温温度传感器安装在所述收容槽中的步骤包括：

在所述低温温度传感器的表面覆盖导热剂，将覆盖有所述导热剂的所述低温温度传感器放入所述收容槽中；

在所述低温温度传感器上连接漆包铜线，将所述漆包铜线设置在所述热沉槽中以形成热沉。

Images