CN114061789A - 低温温度传感器的安装结构、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结构、低温检测装置及其安装方法。该低温温度传感器的安装结构包括安装座和隔离罩，安装座设有用于容置低温温度传感器的容置孔。安装座能够固定在待测物上。隔离罩能够罩设于安装座，且能够与待测物固接。上述低温温度传感器的安装结构能够提高低温温度传感器的检测准确性。

Description

低温温度传感器的安装结构、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结构、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。

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的低温温度传感器的安装结构。

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结构，包括：

安装座，设有用于容置低温温度传感器的容置孔，所述安装座能够固定在待测物上；及

隔离罩，能够罩设于所述安装座，且能够与所述待测物固接。

上述低温温度传感器的安装结构中，通过设有容置孔的安装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，通过能够罩设于安装座上且能够与安装座固接的隔离罩，，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，所述安装座包括基座和安装部，所述基座具有安装面，所述安装面在所述基座固定在所述待测物时靠近所述待测物设置，所述安装部设置在所述基座远离所述安装面的一侧，所述容置孔位于所述安装部上，所述隔离罩能够罩设于所述安装部。

在其中一个实施例中，所述安装部开设有排气孔，所述排气孔与所述容置孔连通。

在其中一个实施例中，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排气孔脱出所述容置孔。

在其中一个实施例中，所述待测物具有待测面，所述待测面为弧面，所述安装面为与所述待测面的弧度相匹配的弧面。

在其中一个实施例中，所述安装部开设有热沉槽，所述热沉槽为环绕所述安装部的外表面的环形槽。

在其中一个实施例中，所述基座上开设有出线口，所述出线口与所述容置孔连通，以使所述低温温度传感器安装在所述容置孔中时所述低温温度传感器的引线能够从所述出线口中引出。

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隔离罩及所述安装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结构和低温温度传感器，所述低温温度传感器能够安装在所述容置孔中。

上述低温检测装置的安装方法，其特征在于，包括如下步骤：

将所述安装座固定在所述待测物上；

将所述低温温度传感器安装在所述容置孔中；及

将所述隔离罩罩设于所述安装座上，且与所述待测物固接。

附图说明

图1为一实施方式的低温温度传感器的安装结构的结构示意图；

图2为图1所示的安装结构的分解示意图；

图3为图1所示的安装结构省略紧固件后沿I-I线的剖面示意图；

图4为图1所示的安装结构中基底的结构示意图；

图5为图4所示的基底的另一角度的结构示意图；

图6为图5所示的基底沿IV-IV线的剖面示意图；

图7为图1所示的安装结构中安装部的结构示意图；

图8为图7所示的安装部沿V-V线的剖面示意图；

图9为图7所示的安装部的另一角度的结构示意图；

图10为图1所示的安装结构中隔离罩的结构示意图；

图11为图4所示的基底沿III-III线的剖面示意图；

图12为图7所示的安装部沿VI-VI线的剖面示意图；

图13为图1所示的安装结构省略紧固件后沿II-II线的剖面示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，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对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

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。

如图1和图2所示，本发明提供一实施方式的低温温度传感器的安装结构100能够提高低温温度传感器的检测准确性。该低温温度传感器的安装结构100包括安装座110和隔离罩120，安装座110设有用于容置低温温度传感器的容置孔111。安装座110能够固定在待测物上。隔离罩120能够罩设于安装座110，且能够与待测物固接。

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，严重影响温度检测的准确性。

本发明的上述低温温度传感器的安装结构100中，通过设有容置孔111的安装座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，通过能够罩设于安装座110上且能够与安装座110固接的隔离罩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和图4，安装座110包括基座113和安装部115。基座113能够固定在待测物上。基座113具有安装面1131。安装面1131在基座113固定在待测物时朝向待测物设置。安装部115设置在基座113远离安装面1131的一侧。容置孔111位于安装部115上。隔离罩120能够罩设于安装部115。基座113的设置能够提高安装结构100的安装稳定性。

待测物具有待测面。安装面1131的平面度与待测面的平面度相匹配。通过安装面1131的平面度与待测面的平面度相匹配，使得基座113固定在待测物时安装面1131能够与平面度更加贴合。进一步地，待测面为弧面。安装面1131为弧面。安装面1131的弧度与待测面的弧度相匹配。通过使安装面1131的弧度与待测面的弧度相匹配，使得基座113固定在待测物时安装面1131能够与待测面的平面度更加贴合。进一步地，待测物为管体，待测面为管体的外表面。根据管道的外径，在基座113的安装面1131上加工出相应的弧度，以匹配管道的外表面。具体地，待测物为外径大于18mm的管道。

请参阅图4，图5和图6，基座113上开设有出线口1133。出线口1133与容置孔111连通，以使低温温度传感器安装在容置孔111中时低温温度传感器的引线能够从出线口1133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，基座113为圆柱形。安装面1131为基座113的一端面，基座113的另一端面为平面。出线口1133由基座113的外周面向内凹陷形成。出线口1133贯穿基座113的两个端面。

安装部115固定在基座113远离安装面1131的一侧。其中，低温温度传感器为棍状电阻性温度传感器。进一步地，容置孔111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。更进一步地，容置孔111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，安装部115的形状大致为圆柱形。安装部115固定在基座113时，安装部115的端面与基座113的端面抵接。容置孔111由安装部115的外周面向内凹陷形成。容置孔111的延伸方向与安装部115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，也可以为铑铁温度计。

请参阅图7和图8，安装部115开设有排气孔1151。排气孔1151与容置孔111连通。在低温温度传感器插入容置孔111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1151中排出，排热效果较好。进一步地，排气孔1151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1151脱出容置孔111。通过使排气孔1151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1151中排出，又能够阻止低温温度传感器脱出容置孔111。在图示实施例中，排气孔1151贯穿安装部115的外周面而与容置孔111连通。

在安装过程中，低温温度传感器上涂抹导热硅脂，再放入容置孔111中，多余的导热硅脂可以从排气孔1151中冒出，这样低温温度传感器可以在容置孔111里放置地更贴合。另外，通过设置排气孔1151，能够避免低温温度传感器在降温过程中被容置孔111死区里的热气从容置孔111中推出，保证低温温度传感器的检测精度。通过使排气孔1151的孔径小于低温温度传感器的直径，能够阻止低温温度传感器从容置孔111进入排气孔1151中，提高低温温度传感器的安装可靠性，有利于低温温度传感器运输和长久使用。

请参阅图2和图3，安装部115具有避位口1153。避位口1153与出线口1133及容置孔111均连通。在图示实施例中，避位口1153由安装部115的外周面向内凹陷形成。避位口1153与容置孔111的槽口相连。

请参阅图9，安装部115开设有热沉槽1155。热沉槽1155为环绕安装部115的外表面的环形槽。通过设置热沉槽1155，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，保证测温的准确性。进一步地，热沉槽1155位于容置孔111的远离基座113的一侧。在图示实施例中，热沉槽1155由安装部115的外周面向内凹陷形成。

进一步地，避位口1153与热沉槽1155连通。此种设置使得低温温度传感器的引线在热沉槽1155中经过热沉处理后能够从避位口1153及出线口1133中引出，而能够与低温温度变送器或者测温仪连接。

在一个具体示例中，基座113和安装部115的材质均为紫铜。紫铜的热导率较高，是很好的传热材料。以紫铜为基座113和安装部115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1、图2和图10，隔离罩120能够罩设于安装部115上，且能够与基座113抵持，以能够与基座113共同遮蔽安装部115。更进一步地，隔离罩120能够与安装部115抵持。隔离罩120与安装部115之间的摩擦力使得隔离罩120在罩设于安装部115上时不易脱落又容易取下。具体地，通过加工公差使得隔离罩120在罩设于安装部115上时不易脱落又容易取下。在图示实施例中，隔离罩120能够罩设于安装部115上，且能够与基座113的端面抵持，以能够与基座113的端面共同遮蔽安装部115。

请参阅图1和图2，安装结构100还包括紧固件130。紧固件130能够穿设隔离罩120及安装座110而固定在待测物上，以将隔离罩120和安装座110固定在待测物上。此种设置，使得安装结构100能够更加稳定地安装在待测物上，且安装方便。

请参阅图10～图13，进一步地，基座113设有第一安装孔1135。安装部115设有第二安装孔1157。隔离罩120设有第三安装孔121。第一安装孔1135、第二安装孔1157和第三安装孔121连通。紧固件130能够依次穿设第三安装孔121、第二安装孔1157和第一安装孔1135而固定在待测物上。在图示实施例中，第二安装孔1157有两个，两个第二安装孔1157间隔设置在容置孔111的两侧。第一安装孔1135有两个。两个第一安装孔1135的位置分别与两个第二安装孔1157的位置相对应。第三安装孔121有两个。两个第三安装孔121位置分别与两个第二安装孔1157的位置相对应。紧固件130为螺钉。紧固件130有两个。

在一个具体示例中，隔离罩120的材质为紫铜。紫铜的热导率较高，是很好的传热材料。以紫铜为隔离罩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。

本发明的低温温度传感器的安装结构100中，通过设有容置孔111的安装座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，通过能够罩设于安装座110上且能够与安装座110固接的隔离罩120，隔离罩120与待测物共同遮蔽安装座110，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结构100适用于单支棍状电阻型低温温度传感器，能够安装在外径大于18mm的粗管道上，以在高真空环境中测量低温温度。本发明的低温温度传感器的安装结构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，隔离罩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。本发明的低温温度传感器的安装结构100还解决了在外径大于18mm的粗管道上安装单支长度在10mm～20mm的棍状电阻性温度传感器的问题。

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结构100和低温温度传感器。低温温度传感器能够安装在容置孔111中。此种低温检测装置中，通过将低温温度传感器安装在安装结构100的容置孔111中，通过能够罩设于安装座110上且能够与安装座110固接的隔离罩120，隔离罩120与待测物共同遮蔽安装座110，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，使得低温检测装置具有较高的准确性。

进一步地，低温温度传感器的引线能够收容在热沉槽1155中，以在热沉槽1155中进行热沉处理。更进一步地，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1155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出线口1133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出线口1133中引出。漆包铜线的长度大于10m。

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～S130：

S110、将安装座110固定在待测物上。

具体地，将基座113焊接在待测物上。

更具体地，待测物为不锈钢管。将基座113焊接在待测物的步骤包括：将不锈钢管道的测温点表面用ZnCl处理过，将基座113用锡焊焊接在用ZnCl处理过的不锈钢管道表面上。

S120、将低温温度传感器安装在容置孔111中。

具体地，在低温温度传感器的表面覆盖导热剂，放入安装部115的容置孔111中；低温温度传感器采用四线制接法接漆包铜线，连接焊点外套绝缘管；将漆包铜线缠绕至热沉槽1155的槽底上作为热沉；将聚四氟乙烯线接到漆包铜线上，作为低温温度传感器引线，将聚四氟乙烯线引出出线口1133。

其中，导热剂为导热硅脂。

其中，在低温温度传感器的表面覆盖导热剂的步骤之前，还包括如下步骤：清洁低温温度传感器的表面。需要说明的是，若低温温度传感器的表面的洁净程度能够满足需求，清洁低温温度传感器的表面的步骤可以省略。

其中，将漆包铜线缠绕至热沉槽1155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。

S130、将隔离罩120罩设于安装座110上。

具体地，将隔离罩120罩设于安装部115上，且与基座113抵持。

进一步地，将隔离罩120罩设于安装部115上，且与基座113抵持的步骤之后，包括如下步骤：用紧固件130将基座113、安装部115和隔离罩120固定连接在待测物上；低温温度传感器的引线从出线口1133中引出。

其中，用紧固件130将基座113、安装部115和隔离罩120固定连接在待测物上的步骤包括：采用紧固件130依次穿过第三安装孔121、第二安装孔1157和第一安装孔1135而固定在待测物上。

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 (10)

1.一种低温温度传感器的安装结构，其特征在于，包括：

安装座，设有用于容置低温温度传感器的容置孔，所述安装座能够固定在待测物上；及

隔离罩，能够罩设于所述安装座，且能够与所述待测物固接。

2.根据权利要求1所述的低温温度传感器的安装结构，其特征在于，所述安装座包括基座和安装部，所述基座能够固定在所述待测物上，所述基座具有安装面，所述安装面在所述基座固定在所述待测物时朝向所述待测物设置，所述安装部设置在所述基座远离所述安装面的一侧，所述容置孔位于所述安装部上，所述隔离罩能够罩设于所述安装部。

3.根据权利要求2所述的低温温度传感器的安装结构，其特征在于，所述安装部开设有排气孔，所述排气孔与所述容置孔连通。

4.根据权利要求3所述的低温温度传感器的安装结构，其特征在于，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排气孔脱出所述容置孔。

5.根据权利要求2所述的低温温度传感器的安装结构，其特征在于，所述待测物具有待测面，所述待测面为弧面，所述安装面为与所述待测面的弧度相匹配的弧面。

6.根据权利要求2所述的低温温度传感器的安装结构，其特征在于，所述安装部开设有热沉槽，所述热沉槽为环绕所述安装部的外表面的环形槽。

7.根据权利要求2～6任一项所述的低温温度传感器的安装结构，其特征在于，所述基座上开设有出线口，所述出线口与所述容置孔连通，以使所述低温温度传感器安装在所述容置孔中时所述低温温度传感器的引线能够从所述出线口中引出。

8.根据权利要求1所述的低温温度传感器的安装结构，其特征在于，还包括紧固件，所述紧固件能够穿设所述隔离罩及所述安装座而固定在所述待测物上。

9.一种低温检测装置，其特征在于，包括权利要求1～8任一项所述的低温温度传感器的安装结构和低温温度传感器，所述低温温度传感器能够安装在所述容置孔中。

10.如权利要求9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：

将所述安装座固定在所述待测物上；

将所述低温温度传感器安装在所述容置孔中；及

将所述隔离罩罩设于所述安装座上，且与所述待测物固接。

Images