CN117723161B - 一种高精度铠装热电偶及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及热电偶制造技术领域，具体涉及一种高精度铠装热电偶及其制作方法。其中的制作方法包括：选择正极导体和负极导体并对正负极导体进行筛选配对；形成正热电极线芯和负热电极线芯；将正热电极线芯和负热电极线芯绞合在一起，形成一个双螺旋结构，并在双螺旋结构表面包覆编织结构的无机纤维保护层，形成第一半成品；将第一半成品穿进金属保护管，形成第二半成品，对二半成品进行拉拔处理；对拉拔处理后的第二半成品进行退火及热电极焊接处理；对热电偶测量端外部的金属保护管进行焊接密封处理。采用本发明的高精度铠装热电偶的制作方法可以避免生产出的热电偶的测试精度不满足预期的高精度要求。

Description

一种高精度铠装热电偶及其制作方法

技术领域

本发明一般地涉及热电偶制造技术领域。更具体地，本发明涉及一种高精度铠装热电偶及其制作方法。

背景技术

目前，在工业测温中采用的温度传感器通常为热电偶传感器，现有的热电偶有铠装热电偶和柔性廉金属热电偶。柔性廉金属热电偶（简称线偶），在获取材料一致性较好的热电极原材料前提下，可以生产出耐温、一致性较高的产品，且可以实现连续生产，但是线偶制作的热电偶测量端长期裸露在空气中，反复经过高温测量，材料易氧化变质，长期使用会带来精度漂移比较严重的现象。而铠装热电偶是将纤芯包裹在金属保护层内部，从而对热电偶测量端进行有效的保护，现有的铠装热电偶生产工艺为：根据测温范围和应用场景选择合适分度号的热电偶电极材料；对热电偶精度测试，挑选出拉制后成品可以满足精度偏差较小的热电极导体；将热电极导体穿进氧化镁瓷管形成半成品，然后将半成品穿进外金属保护管，最后进行反复拉拔和反复高温退火直到产品直径符合要求；依照现有的生产工艺，铠装热电偶生产需要反复拉拔，退火，重复上述工序才能将很粗的原材料拉细至需要的直径大小的铠装热电偶电缆，由于电偶丝经过反复拉拔以及不均匀的热处理，造成了热电偶热电极原材料晶体结构不一致，材料成分不均匀，产品成品精度生产工艺不可控制等，因此热电偶成品在国际标准上形成不同精度等级的产品，因此采用现有的铠装热电偶生产工艺存在热电偶精度不可控制或达不到预期技术指标的问题，生产出的热电偶会有一定的偏差，尤其是在计量、航空热处理等方向的应用中不能满足高精度要求。以下表格为K型和N型热电偶精度行业要求。

表1K型和N型热电偶精度行业要求

此外，传统铠装热电偶电缆产品内热电偶导体为1对或者多对，内绝缘材料为氧化镁材料，通常情况下氧化镁是白色，因此在产品加工热电偶测量端焊接时，出现2对或更多对热电极时，另外一边热电极对应位置很难识别，并且加工过程很难识别热电极的正负极。

再者，传统铠装热电偶生产工艺生产出的热电偶的热电极是平行排列，热电偶反复弯折会出现内导体有一边受力不均匀，影响热电偶的测量精度。

现有技术中为了提高热电偶的测量精度，通常采用高精度热电偶材料或者使用普通材料通过多股绞合获取高精度的热电极导体；当采用多股电偶丝绞合获取的高精度的热电极导体并结合传统铠装热电偶工艺制作热电偶时，反复拉拔后绞合导体可能会出现热电极断裂，使得生产出的热电偶不符合要求；当采用高精度热电偶材料并结合传统铠装热电偶工艺制作热电偶时，由于在反复拉拔过程中会导致原材料晶体结构不一致、材料成分不均匀，生产出的热电偶同样会不符合预期的高精度要求。

发明内容

为解决上述一个或多个技术问题，本发明提出对铠装热电偶的生产工艺进行改进，避免在热电偶制作过程中电偶丝被反复拉拔和反复退火。为此，本发明在如下的多个方面中提供方案。

在第一方面中，本发明提供了一种高精度铠装热电偶的制作方法，包括：根据热电偶成品分度号以及耐温需求，选择对应材料的正极导体和负极导体，根据成品传感器精度的需求，对正极导体和负极导体进行筛选配对，挑选出满足需求精度的热电极导体；在正极导体和负极导体的表面包覆耐高温绝缘材料，以形成正热电极线芯和负热电极线芯，其中所述耐高温绝缘材料采用编织结构的形式分别包覆在正极导体和负极导体上；将正热电极线芯和负热电极线芯绞合在一起，形成双螺旋结构，并在双螺旋结构两侧设置耐高温的无机填充纤维绳，采用编织结构的无机纤维保护层对双螺旋结构以及无机填充纤维绳进行包覆，形成第一半成品；将第一半成品穿进金属保护管内，形成第二半成品，所述金属保护管的内径大于所述双螺旋结构的外径且二者之差为0.3mm至0.6mm，所述金属保护管为无缝金属保护管；对所述第二半成品进行拉拔处理，使得金属保护管将耐高温绝缘材料和无机纤维保护层压紧至正极导体和负极导体的表面，且压紧过程中保持正极导体和负极导体均不发生形变；对拉拔处理后的第二半成品进行退火处理，以形成铠装热电偶电缆；对铠装热电偶电缆的正、负极导体进行焊接，以形成测温点，对测量端位置外部的金属保护管进行焊接密封处理，以使内部测温点与外界隔离，从而形成热电偶传感器。

在一个实施例中，单个热电极导体由单根电偶丝组成或者由多根电偶丝绞合在一起组成。

在一个实施例中，所述耐高温绝缘材料的材质为氧化铝长线纤维、多晶莫来石长纤维、高铝长纤维、硅酸铝长纤维、石英玻璃长纤维以及高硅氧长纤维中的任意一种。

在一个实施例中，在将正热电极线芯和负热电极线芯绞合在一起时，绞合的节距为两根导体的直径的20～30倍。

在一个实施例中，还包括：获取用于标识绝缘层的两种不同颜色的彩色标识线，所述彩色标识线为采用无机纤维与耐高温无机颜料加工形成的耐高温彩色纤维纱线；所述彩色标识线的颜色根据热电偶的分度号进行确定；在正极导体和负极导体的表面包覆耐高温绝缘材料的同时将两种不同颜色的彩色标识线分别采用编织结构的形式包覆在热电偶的正极导体和负极导体上。

在一个实施例中，还包括：去除所述无机纤维保护层表面的有机物以及杂质，去除有机物以及杂质的处理温度为700℃～900℃。

在一个实施例中，对所述第二半成品进行拉拔处理包括：对第二半成品进行一次拉拔或多次拉拔，在多次拉拔时需使第二半成品的外径逐渐递减，直至耐高温绝缘材料和无机纤维保护层被压紧至正极导体和负极导体的表面。

在一个实施例中，所述对拉拔处理后的第二半成品进行退火处理包括：在惰性气体下，对拉拔处理后的第二半成品进行退火，退火温度为900℃~1100℃。

在第二方面中，本发明提供了一种高精度铠装热电偶，所述高精度铠装热电偶采用本发明的高精度铠装热电偶的制作方法制作而成。

本发明的技术效果为：本发明的高精度铠装热电偶的制作方法在制作铠装热电偶时，为了保证产品的直径符合要求，可预先根据产品的直径制作直径合适的电偶丝，仅对最外层的金属保护管进行拉拔使得无机纤维绝缘层被压紧，并未对热电偶的导体进行反复拉拔和反复退火，从而避免了热电偶的导体材料晶体结构不一致，进而避免了生产出的热电偶产品精度不满足预期的高精度要求，解决了采用传统铠装热电偶线缆生产工艺生产出的热电偶精度不可控制或达不到预期技术指标等技术问题。

此外，现有的铠装热电偶热电极采用平行结构，产品反复弯曲或者过度弯曲会造成热电极受力不均，带来对电极材料寿命和测温精度的影响；本发明的高精度铠装热电偶的制作方法通过使正极导体和负极导体采用螺旋绞合的形式存在于金属保护管内部，有效解决了铠装热电偶反复弯曲热电极受力不均的问题，进一步提高了热电偶使用寿命和测温精度，还大大提高了热电偶的耐弯折性。

进一步地，通过将彩色标识线采用编织结构的形式包覆在热电偶的导体上，使绝缘层带有绝缘标识色，在进行产品加工时更容易识别出绝缘层和导体的极性。

附图说明

通过参考附图阅读下文的详细描述，本发明示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本发明的若干实施方式，并且相同或对应的标号表示相同或对应的部分，其中：

图1是示意性示出本发明的实施例的铠装热电偶电缆及热电偶制作方法的流程图；

图2是示意性示出本发明的实例一的热电偶成品的精度误差示意图；

图3是示意性示出本发明的实例二的热电偶成品的精度误差示意图；

图4是示意性示出本发明的实例三的热电偶成品的精度误差示意图；

图5是示意性示出本发明的实施例的第一种结构的热电偶的结构示意图；

图6是示意性示出本发明的实施例的第二种结构的热电偶的结构示意图；

图7是示意性示出本发明的实施例的第三种结构的热电偶的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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，都属于本发明保护的范围。

下面结合附图来详细描述本发明的具体实施方式。

铠装热电偶的制作方法实施例：

如图1所示，本发明的高精度铠装热电偶的制作方法包括：

S101、对正、负极导体进行筛选配对。具体地，选择热电偶的正负极导体的材料并对正、负极导体进行筛选配对；根据热电偶成品分度号以及耐温需求，选择对应材料的正极导体和负极导体，根据成品传感器精度的需求，对正极导体和负极导体进行筛选配对，挑选出满足需求精度的热电极导体。

根据使用环境温度以及产品测试精度等技术要求，对热电偶正极导体和负极导体进行筛选配对出满足要求的材料。筛选配对的具体操作为现有技术，此处不再赘述。在一些实施例中，可以将选择的材料制作成多根电偶丝，并测量每根电偶丝的热电势值，从中挑选出精度符合要求的电偶丝作为热电偶的导体。电偶丝的直径需保证在后续的生产工艺中不对其进行拉伸即可使得加工好的热电偶成品的直径满足预期的直径要求。

正极导体和负极导体统称为热电偶导体，热电偶导体可以是由一根电偶丝组成的热电偶导体，也可以是由多根电偶丝绞合在一起组成的热电偶导体，例如可以是由3根、7根或者19根电偶丝绞合在一起组成的热电偶导体。热电偶中的正极导体和负极导体可以为一对也可以为两对或多对。

S102、形成热电偶正、负极绝缘线芯。具体地，在正极导体和负极导体的表面包覆耐高温绝缘材料，以形成正热电极线芯和负热电极线芯，其中耐高温绝缘材料采用编织结构的形式分别包覆在正极导体和负极导体上。

编织是指使条状物互相交错或钩连而组织起来，形成条形或块状类的进行编织的工艺操作。

耐高温绝缘材料可以选用耐高温有机纤维或无机纤维，无机纤维可以选用氧化铝长线纤维、多晶莫来石长纤维、高铝长纤维、硅酸铝长纤维、石英玻璃长纤维以及高硅氧长纤维中的任意一种。可先将耐高温绝缘材料加工为多根耐高温绝缘线，然后从中选取部分耐高温绝缘线编织到正极导体上，其余的耐高温绝缘线编织到负极导体的表面，编织后形成的编织面需保证没有缝隙，从而将导体的表面完全覆盖保障正极导体和负极导体之间的绝缘性。

现有的铠装热电偶制作方法穿金属保护壳前需将热电偶的两根导体分别穿过两根由高温绝缘无机材料制成的绝缘保护管，由于绝缘保护管具有一定的硬度，使得热电偶的柔韧度变差，本发明的高精度铠装热电偶的制作方法不再采用传统穿氧化镁绝缘保护管形式，而是将耐高温绝缘材料通过编织的形式覆盖在热电偶的正极导体和负极导体的表面，对其进行绝缘保护。

S103、外绝缘编织形成第一半成品。具体地，可以将正热电极线芯和负热电极线芯绞合在一起，形成双螺旋结构，并在双螺旋结构两侧设置耐高温的无机填充纤维绳，然后采用编织结构的无机纤维保护层对双螺旋结构以及无机填充纤维绳进行包覆，形成第一半成品。

正极导体和负极导体绞合在一起的方法是：将两根导体靠近端部的部分做X形交叉，然后将两者相互缠绕，从而形成交错在一起的双螺旋结构。

导体绞合的节距依据两根导体的直径进行确定，在一个实施例中，导体绞合的节距为两根导体的直径的20～30倍。

通过在双螺旋结构两侧设置耐高温的无机填充纤维绳可以让拉拔后的金属管能更好的与线芯贴合，让线芯周围没有间隙。

通过设置无机纤维保护层，可以保障绞合在一起的热电极线芯形态不松散，并保障热电极与外金属管之间的绝缘性能。

现有的铠装热电偶热电极采用平行结构，产品弯曲会造成热电极受力不均，带来对电极材料寿命和测温精度的影响，而本发明的高精度铠装热电偶的制作方法通过使正极导体和负极导体采用螺旋绞合的形式存在于金属保护管内部，有效解决了铠装热电偶反复弯曲热电极受力不均的问题，进一步提高了综合测试性能及使用寿命。

为了防止无机纤维保护层表层的有机材料在热电偶内部高温环境下发生碳化，在形成第一半成品之后，去除所述无机纤维保护层表面的有机物以及杂质，去除有机物以及杂质的处理温度为700℃～900℃。

S104、第一半成品穿管形成第二半成品。具体地，可以将第一半成品穿进金属保护管内部，形成第二半成品。金属保护管的内径大于双螺旋结构的外径且二者之差为0.3mm至0.6mm。

例如双螺旋结构的外径为2.2mm，则可以选择内径为2.5mm至2.8mm，外径3.6mm的金属保护管。为了对双螺旋结构进行严密的保护，金属保护管需采用无缝金属保护管。

金属保护管材质为304、316L、310S、Inconel600等耐高温材料。金属保护管为无缝金属保护管。

S105、对第二半成品进行拉拔及退火处理。具体地，对第二半成品进行拉拔处理，直至金属保护管与内高温绝缘材料紧密压实，使得金属保护管将耐高温绝缘材料和无机纤维保护层压紧至正极导体和负极导体的表面，且压紧过程中保持正极导体和负极导体均不发生形变；对拉拔处理后的第二半成品进行退火处理，以形成铠装热电偶电缆。

对第二半成品进行拉拔处理时需采用可设置多种尺寸规格的圆形通孔的固定成型模具，圆形通孔位于固定成型模具的中间部位，所述圆形通孔的内径小于第二半成品外径；对第二半成品进行单方向牵引使半成品从头到尾穿过固定成型模具的圆形通孔，第二半成品的长度就会变长，外径会变小。为了避免拉拔用力过大导致第二半成品的金属保护管出现裂纹，对半成品进行拉拔需拉拔多次，使第二半成品的外径逐渐递减，直至耐高温绝缘材料和无机纤维保护层被压紧至正极导体和负极导体的表面。在初次拉拔时，选用的圆形通孔的内径与金属保护管的外径的差值较大，之后每次拉拔选用的圆形通孔的内径与金属保护管的外径的差值均比上一次拉拔对应的该差值小；当无机纤维绝缘层被压紧时停止拉拔。

由于初次拉拔时第二半成品内的绝缘层、无机纤维保护层以及金属保护管之间的空隙较大，选用的圆形通孔的内径与金属保护管的外径的差值较大；之后每次拉拔选用的圆形通孔的内径与金属保护管的外径的差值随着拉拔的次数增多逐渐递减，从而避免第二半成品内的导体被挤压变形。

判断导体是否发生形变有多种方法，例如，在拉拔过程中，关注热电极导体的直径变化，如果导体直径缩小，说明导体产生拉伸发生了形变。再例如，在拉拔过程中，实时检测导体的电阻值变化；如果电阻值出现明显波动，说明导体生了形变。可利用欧姆表对导体的电阻值进行检测。

在本实施例中，经过工艺反复验证，采用拉伸工艺将第二半成品拉伸，使其外径从3.6mm缩小到3.0mm即可使得无机纤维绝缘层刚好被压紧，且正极导体和负极导体均不发生形变。在实际生产工艺中，金属保护管的外径缩小的程度与无机纤维保护层和双螺旋结构之间的空隙大小以及包覆过无机纤维保护层的第一半成品的外径有关，例如，若无机纤维保护层和双螺旋结构之间的空隙较大、且包覆过无机纤维保护层的第一半成品的外径与金属保护管的内表面之间有较大空隙，则金属保护管的外径缩小的程度较大。

本实施例中在拉拔时对第二半成品进行多次拉拔，在其他实施例中也可以仅对第二半成品进行一次拉拔，使外金属管与内高温绝缘材料紧密压实。

在惰性气体保护下，对拉拔处理后的第二半成品进行退火，退火温度为900℃~1100℃；惰性气体可以是氮气或者其他气体。

对金属保护管进行退火处理可以消除热电偶内部应力，使热电偶金相更规律。

退火处理后即得到铠装热电偶电缆。

S106、热电极焊接，测量端密封，热电偶成品制作。具体地，可以对铠装热电偶电缆的正、负极导体进行焊接，以形成测温点，然后对测量端位置外部的金属保护管进行焊接密封处理，以使内部测温点与外界隔离，从而形成热电偶传感器。

可根据实际需求长度对铠装热电偶电缆进行裁剪，然后对热电偶的正极导体和负热导体进行焊接，以形成测温点。对外金属保护管进行焊接密封，让内部形成一个密封的空间，这样就得到了热电偶传感器。

以下举出三个具体的实例，对本实施例中的高精度铠装热电偶的制作方法制作出的铠装热电偶的精度进行验证。

实例一：

本实施例中以K型热电偶的制作为例，对本发明的方案进行阐述。该K型热电偶原材料成分中，正极导体的材料组分如表2所示，包含9.62%的Cr，0.51%的Si，0.42%的Fe，0.03%的Mn以及余量的Ni；负极导体的材料组分如表3所示，包含1.72%的Al，1.61%的Mn，0.13%的Fe，0.63%的Co，1.45%的Si，0.02%的C以及余量的Ni。单根导体直径选择0.48mm。正极导体和负极导体的表面包覆的耐高温绝缘材料以及无机纤维保护层的材料均选择石英玻璃纤维；包覆耐高温绝缘材料后形成的正热电极线芯和负热电极线芯的直径均为1.05mm，双螺旋结构以及无机填充纤维绳被无机纤维保护层包覆后，直径变为2.3mm，金属保护管的材质选择Inconel600合金，内径为2.7mm，外径3.4mm，拉拔处理后的第二半成品直径为3.0mm。采用本发明的高精度铠装热电偶的制作方法制作出的热电偶成品和制作前原材料的测量精度在各个校准温度的误差如表4所示，制作出的热电偶成品的测量精度误差如图2所示；图2中曲线①表示国标1级的精度误差范围，曲线②表示波音标准的精度误差范围，曲线③表示采用本发明的方法制作出的热电偶成品的精度误差，由图2可知，制作出的热电偶成品的测量精度满足波音标准BAC 5621对热电偶精度要求，也满足国标1级对热电偶精度要求。K型和N型热电偶精度的行业要求如表1所示，由表1可知，采用本发明的方法制作出的K型热电偶的精度满足行业要求。

表2 实例一中正极导体的材料组分

表3 实例一中负极导体的材料组分

表4 实例一中热电偶成品和制作前原材料的测量精度

实例二：

该实例中，正极导体的材料组分如表5所示，包含90%的Ni，10%的Cr；负极导体的材料组分如表6所示，包含97%的Ni，3%的Si；材料成分满足GB/T2614-2010，精度满足GB/T16839.1-2018中的1级或2级精度。对上述材料组分的正极电偶丝和负极电偶丝进行筛选配对以及绞合。

筛选配对的过程为：测量每根电偶丝的热电势值并记录；对完成测量的电偶丝进行配对，挑选出多根符合要求的正极电偶丝和多根符合要求的负极电偶丝，使得单根正极电偶丝和单根负极电偶丝组合后的热电势值转换为温度值后，将各个温度值相加之和达到预定值。

绞合的方法为：将至少两根正极电偶丝绞合在一起形成正极导体，将至少两根负极电偶丝绞合在一起形成负极导体，使得正极导体和负极导体均为螺旋结构。正极导体和负极导体的截面轮廓均大致为圆形，耐高温绝缘材料分别套在正极导体外周和负极导体外周。

正极导体和负极导体的表面包覆的耐高温绝缘材料以及无机纤维保护层的材料均选择高硅氧玻璃纤维；正极导体和负极导体结构为7/0.20，绞合后直径约为0.60mm，包覆耐高温绝缘材料后形成的正热电极线芯和负热电极线芯的直径均选择1.20mm，双螺旋结构以及无机填充纤维绳被无机纤维保护层包覆后，整体直径为2.7mm，金属保护管的材质选择牌号为316L的不锈钢，金属保护管的内径为3.2mm，外径4mm，拉拔处理后的第二半成品直径为3.5mm。采用本发明的高精度铠装热电偶的制作方法制作出的热电偶成品和制作前原材料的测量精度在各个校准温度的误差如表7所示，制作出的热电偶成品的测量精度误差如图3所示。图3中曲线①表示国标1级的精度误差范围，曲线②表示波音标准的精度误差范围，曲线③表示采用本发明的方法制作出的热电偶成品的精度误差，由图3可知，制作出的热电偶成品的测量精度满足波音标准BAC 5621对热电偶精度要求，也满足国标1级对热电偶精度要求。

表5 实例二中正极导体的材料组分

表6 实例二中负极导体的材料组分

表7 实例二中热电偶成品和制作前原材料的测量精度

实例三：

本实施例中以N型热电偶的制作过程为例，对本发明的方案进行阐述。该N型热电偶原材料成分中，采用的正极导体的材料组分如表8所示，包含14.3%的Cr，1.05%的Si，0.12%的Fe，0.02%的Mn以及余量的Ni；负极导体的材料组分如表9所示，包含4.32%的Si，0.16%的Co，0.13%的Fe，0.02%的Al以及余量的Ni；正极导体和负极导体的表面包覆的耐高温绝缘材料以及无机纤维保护层的材料均选择氧化铝纤维；正极导体和负极导体的直径均为0.63mm，包覆耐高温绝缘材料后形成的正热电极线芯和负热电极线芯的直径均为1.35mm，双螺旋结构以及无机填充纤维绳被无机纤维保护层包覆后，整体直径为2.90mm，金属保护管的材质选择：GH3030镍基合金，金属保护管的内径为3.5mm，外径4.5mm，拉拔处理后的第二半成品直径为4.0mm。采用本发明的高精度铠装热电偶的制作方法制作出的热电偶成品和制作前原材料的测量精度在各个校准温度的误差如表10所示，制作出的热电偶成品的测量精度误差如图4所示。图4中曲线①表示国标1级的精度误差范围，曲线②表示波音标准的精度误差范围，曲线③表示采用本发明的方法制作出的热电偶成品的精度误差，由图4可知，制作出的热电偶成品的测量精度满足波音标准BAC 5621对热电偶精度要求，也满足国标1级对热电偶精度要求。与上述表1相比，采用本发明的方法制作出的K型热电偶的精度也满足行业要求。

表8 实例三中正极导体的材料组分

表9 实例三中负极导体的材料组分

表10 实例三中热电偶成品和制作前原材料的测量精度

本发明的高精度铠装热电偶的制作方法在制作铠装热电偶时，为了保证产品的直径符合要求，预先根据产品的直径制作直径合适的电偶丝，仅对最外层的金属保护管进行拉拔使得无机纤维绝缘层被压紧，并未对热电偶的导体进行反复拉拔和反复退火，从而避免了热电偶的导体材料晶体结构不一致，进而避免了热电偶的测试精度难以满足预期的高精度要求，解决了采用传统铠装热电偶线缆生产工艺生产出的热电偶精度不可控制或达不到预期技术指标等技术问题。

由以上实施例可知，在对第二半成品进行拉拔之后需进行退火处理，在一个实施例中，所述退火处理包括：

S201、将第二半成品放入退火炉中并将其加热到设定的温度；

设定的温度根据铠装热电偶的材料和要求来进行确定。在加热过程中，要保持温度的稳定性，以免过热或者温度不够。

本实施例中设定的退火温度为900℃~1100℃，在退火时需在退火炉中注入氮气，以对热电偶电缆进行保护。

S202、待第二半成品达到设定的温度，将其迅速冷却。

冷却的方法是将第二半成品放入冷却介质中，冷却介质可以是水或者空气。

为了便于在进行产品加工时对绝缘层、正极导体以及负极导体进行识别，在另一个实施例中，还包括：

S301、获取用于标识绝缘层的两种不同颜色的彩色标识线，所述彩色标识线为采用无机纤维与耐高温无机颜料加工形成的耐高温彩色纤维纱线；所述彩色标识线的颜色根据热电偶的分度号进行确定；

S302、在正极导体和负极导体的表面包覆耐高温绝缘材料的同时将两种不同颜色的彩色标识线分别采用编织结构的形式包覆在热电偶的正极导体和负极导体上，使彩色标识线与耐高温绝缘材料共同构成绝缘层。

本实施例在对绝缘层、正极导体以及负极导体进行识别的方法是获取彩色标识线，将彩色标识线和耐高温绝缘材料两种部件同时编织到热电偶的导体表面，在另一个实施例中，也可以对耐高温绝缘材料进行上色，然后将耐高温绝缘材料编制到热电偶的导体表面，即直接将耐高温绝缘材料做成耐高温绝缘材料的彩色标识线，此时仅利用耐高温绝缘材料本身的颜色即可对正极导体以及负极导体进行识别。

通过将彩色标识线采用编织结构的形式包覆在热电偶的导体上，使绝缘层带有绝缘标识色，在进行产品加工时更容易识别出绝缘层和导体的极性。

为了防止无机纤维保护层表层的有机材料在热电偶内部高温环境下发生碳化，在一个实施例中，还包括：去除所述无机纤维保护层表面的有机物以及杂质，去除有机物以及杂质的处理温度为700℃～900℃。

铠装热电偶实施例:

如图5至图7所示，本实施例的铠装热电偶采用上述高精度铠装热电偶的制作方法实施例中的高精度铠装热电偶的制作方法制造而成，包括热电偶导体1、绝缘层2、填充条3、无机纤维保护层4、金属保护层5以及彩色标识线6。

若热电偶的正极导体和负极导体为一对，正极导体和负极导体均是由1根电偶丝组成，则最终制成的铠装热电偶的结构如图5所示，由外层到内层依次为金属保护层5、无机纤维保护层4、绝缘层2以及热电偶导体1，其中热电偶导体1、绝缘层2、无机纤维保护层4和金属保护层5的截面均为圆形，彩色标识线6位于绝缘层2中，每根电偶丝的截面均为圆形，包覆在正极导体上的绝缘层和包覆在负极导体上的绝缘层紧邻，填充条3位于绝缘层2和无机纤维保护层4之间。

若热电偶的正极导体和负极导体为一对，正极导体和负极导体均是由7根电偶丝绞合在一起组成的热电偶导体，则最终制成的铠装热电偶的结构如图6所示，由外层到内层依次为金属保护层5、无机纤维保护层4、绝缘层2以及热电偶导体1，其中热电偶导体1、绝缘层2、无机纤维保护层4和金属保护层5的截面均为圆形，彩色标识线6位于绝缘层2中，每根电偶丝的截面均为圆形，包覆在正极导体上的绝缘层和包覆在负极导体上的绝缘层紧邻，填充条3位于绝缘层2和无机纤维保护层4之间。

若热电偶的正极导体和负极导体为两对，正极导体和负极导体均是由1根电偶丝组成，则最终制成的铠装热电偶的结构如图7所示，由外层到内层依次为金属保护层5、无机纤维保护层4、绝缘层2以及热电偶导体1，其中热电偶导体1、绝缘层2、无机纤维保护层4和金属保护层5的截面均为圆形，彩色标识线6位于绝缘层2中，每根电偶丝的截面均为圆形，四根导体对称分布，分别包覆在四根导体上的绝缘层紧邻，填充条3位于绝缘层2和无机纤维保护层4之间。

本实施例的铠装热电偶由于在其制造过程中未对热电偶的内导体进行拉拔，使得热电偶的测试精度更高；由于正极导体和负极导体采用螺旋绞合的形式存在于金属保护管内部，有效解决了铠装热电偶反复弯曲热电极受力不均的问题，进一步提高了热电偶的测温精度。此外本发明的铠装热电偶通过以编织结构的无机纤维材料代替保护管，从而大大提高了热电偶的耐弯曲性能，使得热电偶的可靠性更高。

在本说明书的描述中，“多个”、“若干个”的含义是至少两个，例如两个，三个或更多个等，除非另有明确具体的限定。

虽然本说明书已经示出和描述了本发明的多个实施例，但对于本领域技术人员显而易见的是，这样的实施例只是以示例的方式提供的。本领域技术人员会在不偏离本发明思想和精神的情况下想到许多更改、改变和替代的方式。应当理解的是在实践本发明的过程中，可以采用对本文所描述的本发明实施例的各种替代方案。

Claims (8)

1.一种高精度铠装热电偶的制作方法，其特征在于，包括：根据热电偶成品分度号以及耐温需求，选择对应材料的正极导体和负极导体，根据成品传感器精度的需求，对正极导体和负极导体进行筛选配对，挑选出满足需求精度的热电极导体；在正极导体和负极导体的表面包覆耐高温绝缘材料，以形成正热电极线芯和负热电极线芯，其中所述耐高温绝缘材料采用编织结构的形式分别包覆在正极导体和负极导体上；将正热电极线芯和负热电极线芯绞合在一起，形成双螺旋结构，并在双螺旋结构两侧设置耐高温的无机填充纤维绳，采用编织结构的无机纤维保护层对双螺旋结构以及无机填充纤维绳进行包覆，形成第一半成品；将第一半成品穿进金属保护管内，形成第二半成品，所述金属保护管的内径大于所述双螺旋结构的外径且二者之差为0.3mm至0.6mm，所述金属保护管为无缝金属保护管；对所述第二半成品进行拉拔处理，使得金属保护管将耐高温绝缘材料和无机纤维保护层压紧至正极导体和负极导体的表面，且压紧过程中保持正极导体和负极导体均不发生形变；对拉拔处理后的第二半成品进行退火处理，以形成铠装热电偶电缆；对铠装热电偶电缆的正、负极导体进行焊接，以形成测温点；对测量端位置外部的金属保护管进行焊接密封处理，以使内部测温点与外界隔离，从而形成热电偶传感器；

对所述第二半成品进行拉拔处理包括：对第二半成品进行多次拉拔，在多次拉拔时需使第二半成品的外径逐渐递减，直至耐高温绝缘材料和无机纤维保护层被压紧至正极导体和负极导体的表面；

对所述第二半成品进行拉拔处理仅是对第二半成品最外层的金属保护管进行拉拔。

2.如权利要求1所述的高精度铠装热电偶的制作方法，其特征在于，单个热电极导体由单根电偶丝组成或者由多根电偶丝绞合在一起组成。

3.如权利要求1所述的高精度铠装热电偶的制作方法，其特征在于，所述耐高温绝缘材料的材质为氧化铝长线纤维、多晶莫来石长纤维、高铝长纤维、硅酸铝长纤维、石英玻璃长纤维以及高硅氧长纤维中的任意一种。

4.如权利要求1任意一项所述的高精度铠装热电偶的制作方法，其特征在于，在将正热电极线芯和负热电极线芯绞合在一起时，绞合的节距为两根导体的直径的20～30倍。

5.如权利要求1所述的高精度铠装热电偶的制作方法，其特征在于，还包括：获取用于标识绝缘层的两种不同颜色的彩色标识线，所述彩色标识线为采用无机纤维与耐高温无机颜料加工形成的耐高温彩色纤维纱线；所述彩色标识线的颜色根据热电偶的分度号进行确定；在正极导体和负极导体的表面包覆耐高温绝缘材料的同时将两种不同颜色的彩色标识线分别采用编织结构的形式包覆在热电偶的正极导体和负极导体上。

6.如权利要求1所述的高精度铠装热电偶的制作方法，其特征在于，还包括：去除所述无机纤维保护层表面的有机物以及杂质，去除有机物以及杂质的处理温度为700℃～900℃。

7.如权利要求1～6任意一项所述的铠装热电偶的制作方法，其特征在于，所述对拉拔处理后的第二半成品进行退火处理包括：在惰性气体下，对拉拔处理后的第二半成品进行退火，退火温度为900℃～1100℃。

8.一种高精度铠装热电偶，其特征在于，所述高精度铠装热电偶采用权利要求1～7任意一项所述的铠装热电偶的制作方法制作而成。