CN1380537A - 热流计测头制作方法与产品及辅助工具 - Google Patents

Abstract

热流计测头制作方法与产品及辅助工具,测头有面板和热电堆,其特征在于,不绕线圈,以一根金属线在平面上绕成纵向边较长底边短的正反相连的多个U形或V形,在纵向分段间隔电镀另一种金属,形成串联的热电偶接头——热电堆;上下两块绝缘面板互补,有相互间隔的如0－1数字信号波形一般高低起伏的台阶,且台阶长度与热电偶接头的长度对应;热电堆被粘合在上下两绝缘面板间,相连的热电偶接头一个在台阶上一个在台阶下,从而在台阶上下形成温差,使得热电偶产生温差电流和电压,从绕线的两端予以检测,即可确定通过的热流量。

Description

热流计测头制作方法与产品及辅助工具

技术领域：    本专利是测量热量〔热流〕的转移输送的仪器，测头〔产品〕实际是众多的热电偶串联形成的热电堆，属于热阻式热流计测头；辅助工具为夹具，用于制作过程中的绕线和电镀。

背景技术：    现有的热流计测头的制作，是用金属丝〔如康铜〕先在众多的绝缘板条上绕线圈，然后将此金属丝线圈〔如康铜〕的一半镀上另一种金属〔如铜〕，在绝缘板条的两面形成众多串联的热电偶——即串联的热电偶线圈。多个热电偶线圈再焊接串联或并联后，平铺粘结在两保护面板〔平面绝缘板〕间即形成一热流计测头，将热流计测头覆盖在传热面上，热流在测头两面间形成温度梯度，从而使热电偶产生温差电流和电压，从串联的热电偶线圈的两端输出的电压和电流信号可确定通过测头的热量，从而完成热流的测量。以上简介可参阅中国预防医学中心和清华大学合编，计量出版社1986年版的“热流测量与热流计”一书，该书由王补宣先生作序，列有国内外权威资料。至今，国内生产的〔如：中国预防医学中心〕和国外进口的热流计测头，仍如上述。现经中国专利数据库和美国专利数据库96--2002用标题〔TITTLE〕：热流计和thermopile检索，国内没有关于热流计测头的专利，现美国专利的热流计测头为保证线路一致规范，都是用半导体技术制成：线长一致、电阻、电容、电感一致，可以保证各个测头的一致性，成本和精度都很高。在上述的低成本的绕线式热流计测头方面没有进展。

绕线式热流计测头由于较低的成本和适用范围广，长期大量的占领着通用热流计测头的市场。半导体热流计测头用在高端领域。

现绕线式热流计测头的基本结构在线圈，正是线圈才使其形成串联的热电偶。也正是各线圈绕制的不一致性和众多线圈的连线使得热流面上布线不均匀，不一致，各个测头性能差别较大，每个都需要大量的标定和补偿工作。因此，规范的制作和简练的构造是提高绕线式热流计测头的质量和降低成本的正确路线和方法；同时，也产生一种新型的绕线式热流计测头的结构〔构造〕。

发明内容：  新型的绕线式热流计测头是这样实现的，制作方法如下：

1.用金属丝〔如康铜〕布线，先在一平面上反复绕连续的纵向边较长底边短的正反相连的多个U形或V形。

2.将纵向边画分成N份的分段，将1，3，5，......或2，4，6，......的分段镀上另一种金属〔如铜〕；这样，就形成了以一根线串联的全部热电偶接头形成的热电堆。

3.制作两块互补的绝缘面板——每块是棋盘状划分的或其它形状划分，有相互间隔的如0-1数字信号波形一般高低起伏的台阶，且纵向尺度与热电偶接头的分段对应。

4.将1.，2.中制成的热电偶绕线置于3中制成的的上下两面板间，进行粘合，使0-1起伏的面板模压定型：热电偶绕线——即串联的热电偶接头也顺次的0-1高低起伏。由此使得相连的接头一个在台阶上一个在台阶下，相对外表面形成不同的热阻，从而在台阶上下形成温差，使得热电偶产生温差电流和电压，从绕线的两端予以检测，即可确定通过的热流量。由上述4步形成的热阻式热流计测头〔产品〕结构〔构造〕如下：

5.以一根金属线绕成的纵向边较长底边短的正反相连的多个U形或V形，在纵向分段间隔电镀有另一种金属，形成串联的热电偶接头——热电堆；上下两块绝缘面板互补，有相互间隔的如0-1数字信号波形一般高低起伏的台阶，且台阶长度与热电偶接头的长度对应；热电堆被粘合在上下两绝缘面板间，相连的热电偶接头一个在台阶上一个在台阶下。本专利与现有技术比有以下改进：

6.一根线平面布线取代了立体的多个绕线圈和连线，线路一致规范：线长一致、电镀一致、无接头——使电阻、电容、电感一致，可以保证各个测头的一致性，布线规范均匀，准确反映热流平均值，减少标定和补偿工作量，与半导体技术制成的测头有异曲同工之妙。

7.构造简化，不绕线圈，规范了制作工序，生产效率大为提高，成本降低。

附图说明：

图1：由定位柱〔1〕确定了金属丝〔如康铜〕的布线〔2〕，在一平面上反复

绕连续的纵向边较长底边短的正反相连的多个U形或V形。

图2：绕线与电镀辅助工具，其组成：定位柱〔1〕、定位板〔3〕、电镀间距定

位杆〔4〕、滑槽板〔5〕。

图3：电镀时的金属线和镀液液面。

图4：电镀后的金属线与镀层〔6〕。

图5：互补的上下两块绝缘面板：每块是棋盘状的，有相互间隔的如0-1数字信号波形一般高低起伏的台阶，且台阶长度与热电偶接头的长度对应，有斜线的矩形下陷，无斜线的矩形上凸；反之互补。

图6：图5的剖面示意图。

图7：定形后测头的的串联热电偶与上下两绝缘面板的结合，图中小圆圈表示热电偶接头。

具体实施方式：

见图2所示的绕线与电镀辅助工具：定位柱〔1〕定位在左右两块定位板〔3〕上的定位孔中，使绕线定位；定位板〔3〕定位在滑槽板〔5〕上，由滑槽板〔5〕上的定位孔定位，定位板〔3〕可在滑槽板〔5〕上由定位孔滑动定位，使其在电镀时向内滑动；电镀间距定位杆〔4〕等距离的间隔定位在滑槽板〔5〕上，一杆在绕线下，相邻的另一杆在绕线上向下压，使绕线在上下形成正反相连的U或V形，以便电镀。

在定位柱〔1〕上绕金属丝〔2〕如图1——即在一平面上反复绕连续的纵向边较长底边短的正反相连的多个U形或V形。

电镀间距定位杆〔4〕的1、3、5或2、4、6杆在金属丝〔2〕的下边，间隔的2、4、6或1、3、5杆在金属丝〔2〕的上边向下压，同时使一块定位板〔3〕在滑槽板〔5〕上向内滑动，使金属丝〔2〕形成如图3所示的上下折线，放入电镀液中电镀另一种金属，图3所示的直线表示电镀液面。

电镀后再展平金属丝〔2〕，如图4所示，金属丝〔2〕上已形成镀层〔6〕，如铜—康铜热电偶的接头。

制作两块互补的绝缘面板——每块可是棋盘状〔也可是其它形状划分如间隔的圆形〕，有相互间隔的如0-1数字信号波形一般高低起伏的台阶，且台阶纵向长度与热电偶接头的长度对应：

方法1.模压或注塑或蚀刻形成图5绝缘板的棋盘状——如0-1数字信号波形一般高低间隔起伏的台阶，其剖面如图6所示，即有斜线的矩形与无斜线的矩形相互0-1反相。这种棋盘状的起伏面板工艺简单，已很通用，如装药片的塑料薄板。

方法2.定形模粘结棋盘状台阶——将图5中的有斜线的矩形或无斜线的矩形开孔〔孔的尺度可稍小〕，做模板，将与孔的尺度对应的小矩形绝缘块放入模板孔中定位，再与下边的绝缘板粘结，即形成图5中的棋盘状台阶板。

将图4中已电镀的热电偶绕线置于图5中制成的的上下两面板间，进行粘合，使0-1起伏的面板模压定型：热电偶绕线——即串联的热电偶接头也顺次的0-1高低起伏。由此，使得相连的接头一个在台阶上一个在台阶下，相对外表面形成不同的热阻，从而在台阶上下形成温差，使得热电偶产生温差电流和电压，从绕线的两端予以检测，即可确定通过的热流量。定形后的串联热电偶与上下两绝缘面板的结合如图7，图中小圆圈表示热电偶接头。

Claims (3)

1.热流计测头制作方法与产品及辅助工具，测头有面板和热电堆，其制造方法特征在于：

1).金属丝〔如康铜〕布线，借助绕线与电镀辅助工具，先在一平面上反复绕连

续的纵向边较长底边短的正反相连的多个U形或V形；

2).借助绕线与电镀辅助工具，将纵向边画分成N份的分段，将1，3，5，......或

2，4，6，......的分段镀上另一种金属〔如铜〕，形成以一根线串联的全部热电偶接头形成的

热电堆；

3).制作两块互补的绝缘面板，有相互间隔的如0-1数字信号波形一般高低起伏的

台阶，且纵向尺度与热电偶接头对应；

4).将1).，2).中制成的热电偶绕线置于3).中制成的的上下两面板间，进行

粘合，使0-1起伏的面板模压定型热电偶绕线——即串联的热电偶接头也顺次的0-1高

低起伏，使得相连的接头一个在台阶上一个在台阶下。

2.根据权利要求1所述的热流计测头制作方法与产品及辅助工具，测头有面板和热电堆，其绕线与电镀辅助工具的特征在于：定位柱〔1〕定位在左右两块定位板〔3〕上的定位孔中，使绕线定位；定位板〔3〕定位在滑槽板〔5〕上，由滑槽板〔5〕上的定位孔定位，定位板〔3〕可在滑槽板〔5〕上由定位孔滑动定位，使其在电镀时向内滑动；电镀间距定位杆〔4〕等距离的间隔定位在滑槽板〔5〕上，一杆在绕线下，相邻的另一杆在绕线上向下压，使绕线在上下形成正反相连的U或V形，以便电镀。

3.热流计测头制作方法与产品及辅助工具，测头有面板和热电堆，构造特征在于，不绕线圈，以一根金属线在平面上绕成纵向边较长底边短的正反相连的多个U形或V形，在纵向分段间隔电镀有另一种金属，形成串联的热电偶接头——热电堆；上下两块绝缘面板互补，有相互间隔的如0-1数字信号波形一般高低起伏的台阶，且台阶长度与热电偶接头的长度对应；热电堆被粘合在上下两绝缘面板间，相连的热电偶接头一个在台阶上一个在台阶下。