CN1752724A - 一种薄膜热电偶温度传感器 - Google Patents
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Abstract
一种薄膜热电偶温度传感器属于温度传感器领域。一种薄膜热电偶温度传感器由刀头、电极组成，刀头分为上部分和刀头下部分，在刀头上下两部分相接触的表面上都分别涂有一层绝缘膜，热电偶薄膜由热电偶薄膜NiCr膜和NiSi膜组成，被放置在刀头上、下部分之间的绝缘膜上。刀头上下两部分通过一个阶梯相互定位，并用高强度胶粘接成一个整体；由导电银胶将NiCr热电偶丝和NiSi热电偶丝分别与热电偶薄膜相连接，热电偶丝通过在刀头下半部上的通孔引出刀头体外。薄膜热电偶温度传感器具有很快的响应速度，牢靠，有足够的切削强度。可用于化爆材料等非金属材料的切削温度测量，也可用于金属材料切削温度测量。
Description
技术领域 本发明属于温度传感器领域。
背景技术 对切削温度的测量，用得最多的方法是采用自然热电偶测量，即以切削刀具和被切试件作为热电偶的两极。但当被切试件是非金属材料时，就组成不了自然热电偶。这时可以采用半人工热电偶法，即在工件或刀具里埋置一根热电偶丝。也可以采用在刀具或工件里埋置人工热电偶的方法。半人工热电偶的电极受加工条件限制，因热接点比热容不够小而不能有足够快的响应速度；而人工热电偶的热接点离刀尖有一定距离，刀尖处的温度梯度又大，所以不能直接测量工件的温度。另一种方法是采用红外测温法测量，响应较快，但只能用于干态切削，而且准确性也不佳。
发明内容 本发明的目的是发明一种快速响应温度传感器，在切削化学爆炸材料时，用来测量工件温度，以解决军工企业化爆材料切削的安全、高效问题。
本发明一种薄膜热电偶温度传感器采用的技术方案是：一种薄膜热电偶温度传感器由刀头、电极组成，其特征是，刀头分为刀头上部分1和刀头下部分5，在刀头上下两部分相接触的表面上都分别涂有一层SiO2绝缘膜2，热电偶薄膜由热电偶薄膜NiCr膜3和NiSi膜4组成，由热电偶接点B连接在一起的热电偶薄膜NiCr膜3和NiSi膜4被放置在刀头上部分1和刀头下部分5之间的SiO2绝缘膜2上，刀头上下两部分通过一个阶梯相互定位，并用高强度胶粘接成一个整体；由导电银胶6将NiCr热电偶丝7和NiSi热电偶丝8分别与采用多弧离子镀方法直接在刀头内镀制的热电偶薄膜NiCr膜3和NiSi膜4相连接，NiCr热电偶丝7和NiSi热电偶丝8通过在刀头下半部5上的通孔A引出刀头体外，通孔A用绝缘胶9灌封。
本发明的效果是一种薄膜热电偶温度传感器由于热电偶热接点热容量小，具有快速响应特点，可以测量切削化爆材料时，当切削到材料内部硬质点而产生的瞬时高温。同时热电偶薄膜、绝缘薄膜与高速钢基底有足够的附着强度，因此也可以用于金属材料的切削温度测量。
附图说明 附图1是薄膜热电偶温度传感器结构图。其中1-刀头上半部，2-SiO2绝缘膜，3-NiCr热电偶膜，4-NiSi热电偶膜，5-刀头下半部，6-导电银胶，7-NiCr热电偶丝，8-NiSi热电偶丝，9-绝缘胶，A-通孔。
附图2是SiO2绝缘膜与热电偶薄膜在刀头内的位置示意图。其中1-刀头上半部，2-SiO2绝缘膜，3-NiCr热电偶膜，4-NiSi热电偶膜，B-热电偶接点。
附图3是测温传感器与刀杆的安装。其中1-刀头上半部，5-刀头下半部，7-NiCr热电偶丝，8-NiSi热电偶丝，10-刀杆，11-铜导线，12-被切工件。
具体实施方式 下面结合附图详细说明本发明的具体实施方式，首先将高速钢刀头采用线切割分成如附图1所示上下两部分，两部分的接合面经严格抛光并清洗后用微波电子回旋共振动产生等离子体源增强射频反就非平衡磁控溅射沉积SiO2绝缘膜2；在绝缘后的上半部分先盖上一种掩膜，采用多弧离子镀法镀NiCr热电偶膜3，然后再盖上另一种掩膜镀NiSi热电偶薄膜4。用导电银胶6把热电偶丝7、8与热电偶薄膜对应胶接，然后把上下两部分用高强度胶粘成一个整体，热电偶丝从刀头下部的通孔A中引出，并用绝缘胶灌封、加固热电偶丝与热电偶薄膜的连接强度。如附图1所示。
使用时，将刀头装在上压式机夹刀杆上，刀头与刀杆之间用云母片绝缘。丝式补偿热电偶从刀杆已加工好的孔和槽中引出，NiCr、NiSi热电偶丝分别与后续处理电路相联接，如图3所示。切削时，由于产生的切削热使薄膜热电偶的热端温度升高，回路中的热电势经后续电路处理并放大后。送入计算机经高速采集卡采集并转换成温度输出。
在进行切削温度测量时，先将热电偶丝从刀杆上刀垫下方的孔中穿出，并依次通过刀杆下方已加工好的梯型槽和刀杆后方的小孔引出，并固定在槽内。刀头与刀垫、刀杆侧面、刀杆上压块均用云母片绝缘，如附图3所示。最后将热电偶丝通过双芯屏蔽线与放大电路和数据采集、分析处理环节相联接，就可以进行切削并测量切削温度。
Claims (1)
1、一种薄膜热电偶温度传感器由刀头、电极组成，其特征是，刀头分为刀头上部分[1]和刀头下部分[5]，在刀头上下两部分相接触的表面上都分别涂有一层SiO2绝缘膜[2]，热电偶薄膜由热电偶薄膜NiCr膜[3]和NiSi膜[4]组成，由热电偶接点[B]连接在一起的热电偶薄膜NiCr膜[3]和NiSi膜[4]被放置在刀头上部分[1]和刀头下部分[5]之间的SiO2绝缘膜[2]上，刀头上下两部分通过一个阶梯相互定位，并用高强度胶粘接成一个整体；由导电银胶[6]将NiCr热电偶丝[7]和NiSi热电偶丝[8]分别与采用多弧离子镀方法直接在刀头内镀制的热电偶薄膜NiCr膜[3]和NiSi膜[4]相连接，NiCr热电偶丝[7]和NiSi热电偶丝[8]通过在刀头下半部[5]上的通孔[A]引出刀头体外，通孔[A]用绝缘胶[9]灌封。
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