CN1162690C - 一种环状热电堆温度传感器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种环状热电堆温度传感器，包括由热电偶构成的热电堆，其特殊之处是：设有绝缘的大圆环和小圆环，大圆环和小圆环上各有相同数目的均匀分布的槽，热电偶被焊接成环状热电堆，环状热电堆用绝缘材料固定于大、小圆环的槽中，构成一个热电堆单元，由若干个热电堆单元上下层叠串联成环状热电堆温度传感器。本发明的有益效果是，本发明的感温元件(热电堆)和反应池均设计为可以更换的部件，可以方便地改变构成热电堆的热电偶的数目，也可以灵活地调节热量计的时间常数，适应不同类型反应的需要，还可以改变反应池容积的大小，适应不同反应量的需要，并且这种热电堆从整体上说结构紧凑，简单，可用于微量热量计。

Description

一种环状热电堆温度传感器

技术领域

本发明涉及一种环状热电堆温度传感器。

背景技术

热导式热量计作为一种热量检测装置，由于其非特异性的检测特点，并由于其适用于进行较长时间的检测，对于物理、化学、生物等过程的热效应均能进行检测，因此得到广泛的应用。如瑞典的LKB公司，以及法国的Setaram公司所生产的产品均已被广泛的应用于以上研究领域。热导式热量计的核心部件为用于检测温度差的热电堆，将一定数目的同种的热电偶串联就得到热电堆，热电堆的两端分别紧贴恒温块和反应池的外壁。热导式热量计的工作原理可用田氏方程(Tian’s Equation)表述：

$P=\mathrm{\ϵ}[U+\mathrm{\τ}\left(\frac{\mathrm{dU}}{\mathrm{dt}}\right)]$

上式中P：体系的发热功率。

      ε：仪器常数。

      U：热电堆感应到的温差热电势，其中：U＝neΔT，n为组成热电堆的热电偶的数目，

         e为热电偶的塞贝克系数(Seebeck coefficient)，ΔT为热电堆的两端所感应到

         的温度差。

      τ：热量计的时间常数，τ＝C/G，C为反应池(包括内部物质和一半热电堆)的热

          容，G为热电堆的热导率。

由U＝neΔT可知，对于相同的热量变化所导致的温度差，组成热电堆的热电偶的数目越多，则产生的热电势也越大，也即热电偶的数目越多，可以检测的温度差就越小，可检测的最小热量也越小。由τ＝C/G可知，对于热量计C和G固定，因此热量计的时间常数也就被固定下来，这一点对于研究不同类型的反应是不利的。另外，一台热量计做好后，由于其他部件的限制，其反应池的大小也已基本确定，测定不同物质的热效应时只能使用同一反应池，这一点对于研究反应量不同的各种反应有诸多不便。

发明内容

本发明所要解决的问题是提供一种热量计用环状热电堆温度传感器，这种环状热电堆温度传感器能方便地增加构成热电堆的热电偶的数目。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种环状热电堆温度传感器，包括由热电偶构成的热电堆，其特殊之处是：设有绝缘的大圆环和设在大圆环内的绝缘的小圆环，大圆环和小圆环上各有相同数目的均匀分布的槽，热电偶被焊接成环状热电堆，大圆环的一个槽与小圆环的对应槽通过绝缘材料共同固定构成环状热电堆的一个热电偶，由上述大圆环和小圆环以及环状热电堆构成一个热电堆单元，由若干个热电堆单元上下层叠串联成环状热电堆温度传感器。

由大、小圆环构成的热电堆单元的小环紧贴反应池的外壁，大环紧贴恒温块。整个热电堆由足够数量的热电堆单元上下层叠串联起来而构成，这样就可以通过增加热电堆单元的数目而方便地增加热电偶的数目。

上述大、小圆环的一部分槽装有热电偶，其余槽空置或填充导热材料。即当其中某些层的大、小环的槽中不安装热电偶，而是让其空置或在其槽中装入不同导热性能的材料丝(安装导热丝的数量可以根据需要而变化)时，就可改变量热元件的热传导性能，于是可以方便地改变热量计的时间常数，从而适应各种不同类型反应的需要。

另外，构成热电堆的某一个或数个热电堆单元的大、小圆环的槽中，也可全部空置或填充导热材料。

由于热电堆单元的小圆环紧贴反应池，所以只需改变小圆环的大小就可以达到改变反应池容积的目的，以适应不同反应量的需要。

本发明的有益效果是，本发明的感温元件(热电堆)和反应池均设计为可以更换的部件，可以方便地改变构成热电堆的热电偶的数目，也可以灵活地调节热量计的时间常数，适应不同类型反应的需要，还可以改变反应池容积的大小，适应不同反应量的需要，并且这种热电堆从整体上说结构紧凑，简单，可用于微量热量计。

附图说明

图1是构成热电堆单元的带槽圆环的示意图；

图2是热电堆单元的示意图。

具体实施方式

用铝合金做成大、小两个圆环1、2，在大、小两个圆环上各有相同数目的均匀分布的槽3，圆环如图1所示。大、小带槽圆环均采用电化学钝化生成一薄层氧化物的方法绝缘，以确保热电偶不短路。热电偶被焊接成环状的热电堆4，构成热电堆的热电偶的数目与圆环的槽的数目相同。环状热电堆4的热电偶被置于大、小圆环1、2的槽3中，然后再用绝缘材料予以固定，这样的一个结构就构成了一个热电堆单元，如图2所示。由大、小圆环构成的热电堆单元的小环紧贴反应池的外壁，大环紧贴恒温块。整个热电堆由足够数量的热电堆单元上下层叠串联起来而构成。

上述大、小圆环的部分槽装有热电偶，其余槽空置或填充导热材料。

构成热电堆的某一个或数个热电堆单元的大、小圆环的槽中，也可全部空置或填充导热材料。

填充导热材料的方式可以是：将大、小圆环的对应槽(如大、小环的径向对应槽或斜向槽)通过导热材料连接；大、小环的槽分别填充导热材料等。

实施例：由铝合金加工而成的大、小圆环上各有50个均匀分布的槽，带槽大、小圆环均经电化学钝化绝缘处理，以确保热电偶不短路。由50对镍铬，康铜丝焊成的环状热电堆的热电偶放入大、小圆环的槽中，整个环状热电堆用环氧树脂固定在大、小圆环的槽内，并各留出一头一尾以供串联。将30个固定好的大、小圆环按顺序上下层叠串联起来，即构成有1500对镍铬，康铜热电偶的热电堆。

由30个大、小圆环层叠起来的热电堆，当其最上端和最下端的两层，其槽中不放入热电堆，而在其槽内放置连接大、小环的对应槽的铜丝，这样与原来全部放热电堆的相比，可以减小热量计的时间常数。

减小小圆环的内外径(环的宽度不变)，这样就可以减小反应池的容积；而增大小圆环的内外径(环的宽度不变)，可以增大反应池的容积。

Claims (2)

1.一种环状热电堆温度传感器，包括由热电偶构成的热电堆，其特征是：设有绝缘的大圆环和设在大圆环内的绝缘的小圆环，大圆环和小圆环上各有相同数目的均匀分布的槽，热电偶被焊接成环状热电堆，大圆环的一个槽与小圆环的对应槽通过绝缘材料共同固定构成环状热电堆的一个热电偶，由上述大圆环和小圆环以及环状热电堆构成一个热电堆单元，由若干个热电堆单元上下层叠串联成环状热电堆温度传感器。

2.根据权利要求1所述的传感器，其特征是：大、小圆环的部分槽装有热电偶，其余槽空置或填充导热材料。

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