CN220153753U - 铂热电阻温度传感器及具有它的温度检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种铂热电阻温度传感器及具有它的温度检测装置，该铂热电阻温度传感器包括保护管、铂热电阻组件及绝缘密封填料，保护管的一端为敞开端，所述保护管的另一端为封闭端；铂热电阻组件设在所述保护管内且邻近所述封闭端，所述铂热电阻组件包括铂热电阻芯及蜂窝罩，所述蜂窝罩套设在所述铂热电阻芯的外部，且所述蜂窝罩的横截面形成为蜂窝状结构；绝缘密封填料密封填充在所述敞开端内，用以将所述铂热电阻组件封装在所述保护管内。根据本实用新型实施例提供的铂热电阻温度传感器及具有它的温度检测装置，响应速度快、精度高，降低热滞后性。

Description

铂热电阻温度传感器及具有它的温度检测装置

技术领域

本实用新型涉及温度检测技术领域，尤其涉及一种铂热电阻温度传感器及具有它的温度检测装置。

背景技术

铂电阻温度传感器的工作原理是利用铂电阻与温度的对应关系来测量温度。当温度升高时，铂电阻的电阻值也会升高；当温度降低时，铂电阻的电阻值也会降低。但是，铂电阻本身也具有一定的热容量和热惯性，这意味着其温度变化并不会立即跟踪环境温度的变化。当环境温度突然升高时，铂电阻需要一定的时间吸收热量使自身温度也升高，这导致在这段时间内，铂电阻的温度和电阻值都还处在相对滞后的状态，测量结果也因此滞后环境温度的变化。

由此，铂电阻温度传感器由于其自身的热惯性，响应时间较长，导致在温度变化较快的情况下，其测量结果会滞后于实际温度的变化。这种滞后的效应在气体介质中尤其明显。气体的热传导性较差，这使得铂电阻从环境中吸收或释放热量变得更加缓慢。因此，如果铂电阻温度传感器被用于气体流通道或气体处理系统中，其响应时间会明显加长，这可能限制其在需要快速响应的应用场景中的应用。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的目的在于提出一种铂热电阻温度传感器及具有它的温度检测装置。

为实现上述目的，根据本实用新型实施例的铂热电阻温度传感器，包括：

保护管，所述保护管的一端为敞开端，所述保护管的另一端为封闭端；

铂热电阻组件，所述铂热电阻组件设在所述保护管内且邻近所述封闭端，所述铂热电阻组件包括铂热电阻芯及蜂窝罩，所述蜂窝罩套设在所述铂热电阻芯的外部，且所述蜂窝罩的横截面形成为蜂窝状结构；

绝缘密封填料，所述绝缘密封填料密封填充在所述敞开端内，用以将所述铂热电阻组件封装在所述保护管内。

另外，根据本实用新型上述实施例的铂热电阻温度传感器还可以具有如下附加的技术特征：

根据本实用新型的一个实施例，所述铂热电阻芯包括：

陶瓷支架；

两个铂热电阻丝线圈，两个所述铂热电阻丝线圈相背对地设在所述陶瓷支架上且形成并联连接，所述蜂窝罩套着在两个所述铂热电阻丝线圈外，以将两个所述铂热电阻丝线圈限制在所述陶瓷支架上。

根据本实用新型的一个实施例，所述铂热电阻丝线圈包括陶瓷条和铂热电阻丝，所述铂热电阻丝绕制在所述陶瓷条上形成线圈结构。

根据本实用新型的一个实施例，所述陶瓷支架包括圆柱本体，所述圆柱本体的外周面具有两个沿轴向贯穿的通槽，两个所述通槽背对布置，两个所述铂热电阻丝线圈与两个所述通槽一一对应，每个所述铂热电阻丝线圈置于对应的所述通槽内。

根据本实用新型的一个实施例，所述保护管：

外保护管；

内保护管，所述内保护管套接在所述外保护管内且紧密接触，所述内保护管的膨胀系数与所述外保护管的膨胀系数不同。

根据本实用新型的一个实施例，所述外保护管的膨胀系数大于所述内保护管的膨胀系数，且所述内保护管的厚度小于所述外保护管的厚度。

根据本实用新型的一个实施例，所述铂热电阻丝线圈外采用金属箔包裹形成电磁屏蔽层。

另一方面，根据本实用新型实施例的温度检测装置，具有如上所述的铂热电阻温度传感器。

根据本实用新型实施例提供的铂热电阻温度传感器及具有它的温度检测装置，铂热电阻组件包括铂热电阻芯及蜂窝罩，蜂窝罩套设在铂热电阻芯的外部，且蜂窝罩的横截面形成为蜂窝状结构，该蜂窝罩可以增大内部热传递的接触面积，可以提高向内部散热和吸热的速度，加快响应速度，降低热滞后效应；并且，蜂窝状结构可以使热量在三维空间中更加均匀和密集地分布,减小温度梯度，提高响应速度和精度。此外，蜂窝状结构由六边形单元组成,每个单元都是一个自身内应力平衡的结构，可以在提高热传导的同时增强机械强度，此类结构在相同材料下可以达到更高的抗压能力。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例中铂热电阻温度传感器的结构示意图；

图2是本实用新型实施例中铂热电阻温度传感器的横截面示意图；

图3是本实用新型实施例中铂热电阻温度传感器的分解图；

图4是本实用新型实施例中铂热电阻温度传感器中铂热电阻组件的分解图。

附图标记：

10、保护管；

101、外保护管；

102、内保护管；

20、铂热电阻组件；

201、铂热电阻芯；

2011、陶瓷支架；

H201、通槽；

2012、陶瓷条；

2013、铂热电阻丝；

202、蜂窝罩；

30、绝缘密封填料。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制，基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”“轴向”、“周向”、“径向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面参照附图详细描述本实用新型实施例的铂热电阻温度传感器。

参照图1至图4所示，根据本实用新型实施例提供的铂热电阻温度传感器，包括保护管10、铂热电阻组件20及绝缘密封填料30。

具体地，保护管10的一端为敞开端，所述保护管10的另一端为封闭端。保护管10的作用是为铂热电阻组件20提供一个稳定的外壳，保护其免受外部环境的影响。保护管10的一端敞开，另一端封闭，有利于确保铂热电阻组件20的封装，以及保持封装后在保护管10内部的稳定性和可靠性。保护管10通常由不锈钢、陶瓷或其他耐高温、耐腐蚀的材料制成，例如合金材料等。

铂热电阻组件20设在所述保护管10内且邻近所述封闭端，所述铂热电阻组件20包括铂热电阻芯201及蜂窝罩202，所述蜂窝罩202套设在所述铂热电阻芯201的外部，且所述蜂窝罩202的横截面形成为蜂窝状结构。本申请中，在铂热电阻组件20采用铂热电阻芯201及套设在铂热电阻芯201外的蜂窝罩202形成的组合结构，这种蜂窝罩202利用热传递面积大、受热均匀等特性，加快了传感器的响应速度，降低热滞后效应。

该铂热电阻芯201可以采用纯铂或铂合金制成，因为铂具有良好的稳定性、抗氧化性和线性温度特性。铂热电阻芯201的作用是测量温度变化，将温度变化转换为电阻变化。较佳地，可以使用更高电阻温度系数的材料作为铂热电阻芯201，可以提高温度传感器的测量敏感度。例如采用铂铑合金电阻替代铂电阻，其电阻温度系数是铂的2-3倍，测量精度可以较大提高。蜂窝罩202可以由属、陶瓷或其他具有良好热传导性和机械强度的材料制成。蜂窝罩202的作用是增大热传递接触面积，提高传感器的响应速度和精度。

绝缘密封填料30密封填充在所述敞开端内，用以将所述铂热电阻组件20封装在所述保护管10内。利用绝缘密封填料30将铂热电阻组件20封装在保护管10内，确保铂热电阻组件20在恶劣环境下的稳定性和可靠性。该绝缘密封填料30通常由石墨、陶瓷纤维或其他具有良好绝缘性和耐高温性的材料制成。此外，还可以采用其他绝缘材料，如矽橡胶、聚四氟乙烯等。

根据本实用新型实施例提供的铂热电阻温度传感器，铂热电阻组件20包括铂热电阻芯201及蜂窝罩202，蜂窝罩202套设在铂热电阻芯201的外部，且蜂窝罩202的横截面形成为蜂窝状结构，该蜂窝罩202可以增大内部热传递的接触面积，可以提高向内部散热和吸热的速度，加快响应速度，降低热滞后效应；并且，蜂窝状结构可以使热量在三维空间中更加均匀和密集地分布,减小温度梯度，提高响应速度和精度。此外，蜂窝状结构由六边形单元组成,每个单元都是一个自身内应力平衡的结构，可以在提高热传导的同时增强机械强度，此类结构在相同材料下可以达到更高的抗压能力。

在本实用新型的一些实施例中，铂热电阻芯201包括陶瓷支架2011和两个铂热电阻丝2013线圈，两个所述铂热电阻丝2013线圈相背对地设在所述陶瓷支架2011上且形成并联连接，所述蜂窝罩202套着在两个所述铂热电阻丝2013线圈外，以将两个所述铂热电阻丝线圈限制在所述陶瓷支架2011上。

相关技术中，铂热电阻通常采用电阻丝绕制成一个线圈，这种结构，电阻丝的直径大，热时间常数大，传感器的响应速度慢。本实施例中，可以采用直径更小的电阻丝绕制成线圈结构，这种直径更小的铂热电阻丝2013，可以降低热时间常数，这是因为铂热电阻丝2013的直径越小，其表面积就越小，热量的散失就越少，热时间常数就越短，因此，通过使用直径较小的电阻丝绕制成线圈，可以大大降低传感器的热时间常数，从而提高传感器的响应速度。此外，更小的铂热电阻丝2013的电阻值会增加，将两个铂热电阻丝2013线圈并联连接，可以尽可能保证电阻值匹配度，有助于提高传感器的精度，使其在测量温度时更准确。

进一步地，陶瓷支架2011为铂热电阻丝2013线圈提供了稳定的基座，有助于保持线圈的形状和位置，确保传感器在各种环境条件下的稳定性和可靠性。同时，两个铂热电阻丝2013线圈相背对地设在陶瓷支架2011上，有助于减小外部磁场和电场的干扰，提高感器在复杂环境中的抗干扰能力。蜂窝罩202套在两个铂热电阻丝2013线圈外增大了热传递接触面积，有助于提高传感器的热传导性能，使其在测量温度时更稳定。

较佳地，铂热电阻丝线圈包括陶瓷条2012和铂热电阻丝，所述铂热电阻丝绕制在所述陶瓷条2012上形成线圈结构。陶条作为铂热电阻丝线圈的基座，可以提供更好的机械支撑和稳定性。陶瓷材料具有良好的耐高温、耐腐蚀和抗氧化性能，可以在高温环境下保持稳定的性能。同时，陶瓷条2012的硬度和强度也可以保证铂热电阻丝圈的形状和位置不变，从而提高传感器的精度和稳定性。而铂热电阻丝绕制在陶瓷条2012上形成线圈结构，可以提高传感器的响应速和精度。这是因为铂热电阻丝的直径越小，其表面积就越小，热量的散失就越少，热常数就越短。因此，通过使用直径较小的电阻丝绕制成线圈，可以大大降低传感器的热时间常数，从而提高传感器的响应速度。同时，铂热电阻丝绕制在陶瓷条2012上可以保证线圈的形状和位置不变，从而提高传感器的精度和稳定性。此外，铂热电阻丝绕制在陶瓷条2012上形成线圈结构，可以提高传感器的可靠性和耐久性。这是因为铂热电阻丝和陶瓷条2012的组合可以提高传感器的抗震性能和抗振动性能从而减少传感器在使用过程中的损坏和失效。同时，铂热电阻丝和陶瓷条2012的组合也可以提高传感器的耐腐蚀性能和抗氧化性能，从而延长传感器的使用寿命。

在本实用新型的一个实施例中，陶瓷支架2011包括圆柱本体，所述圆柱本体的外周面具有两个沿轴向贯穿的通槽H201，两个所述通槽H201背对布置，两个所述铂热电阻丝2013线圈与两个所述通槽H201一一对应，每个所述铂热电阻丝2013线圈置于对应的所述通槽H201内。

本实施例中，通过将铂热电阻丝2013线圈置于陶瓷支架2011的通槽H201内，可以使铂热电阻丝2013线圈与陶瓷支架2011之间的接触面积更大，从而提高传感器的稳定性和精度。同时，通槽H201的设计也可以使铂热电阻丝2013线圈更好地固定在陶瓷支架2011上，从而减少传感器在使用过程中的振动和松动。此外，通槽H201是沿轴向贯穿的，可以使铂热电阻丝2013线圈更好地分布在陶瓷支架2011的周围，从而提高传感器的灵敏度和响应速度。同时，该设计也可以使铂热电阻丝2013线圈更好地散热，从而减少传感器在高温环境下的温度漂移和误差。

在本实用新型的一个实施例中，保护管10外保护管101和内保护管102，内保护管102套接在所述外保护管101内且紧密接触，所述内保护管102的膨胀系数与所述外保护管101的膨胀系数不同。

在铂热电阻传感器的应用中，当温度发生变化时，传感器内部的结构可能会受到热应力的影响，这种热应力可能导致测量误差。

本实施例中，采用双金属补偿技术，通过引入具有不同热膨胀系数的金属材料，抵消热应力产生的影响，也即是，保护管10由外保护管101和内保护管102组成双金属层，这种膨胀系数不同的双层金属结构，可以有效减小热应力对测量结果的影响。双金属补偿技术的原理是将两种热膨胀系数不同的金属材料结合在一起，当温度变化时，两种金属由于热膨胀系数不同会有不同程度的膨胀或收缩，两种金属之间的这种膨胀差可以抵消温度变化导致的热应力。由此，这种设计通过选择两种热膨胀系数不同的金属材料，来抵消温度变化导致的热应力影响，从而提高测量精度和稳定性。

较佳地，外保护管101的膨胀系数大于所述内保护管102的膨胀系数，且所述内保护管102的厚度小于所述外保护管101的厚度。具体来说，由于外保护管101的膨胀系数大于内保护管102的膨胀系数，当温度升高时，外保护管101会产生较大的膨胀量，而内保护管102会产生较小的膨胀量。这种差异可以抵消热应力产生的影响，从而保证传感器的稳定性和精度。同时，由于内保护管102的厚度比外保护管101的厚度小，内保护管102的热容量也相应较小。这意味着内保护管102可以更快地响应温度变化，从而提高传感器的响应速度和灵敏度。此外，内保护管102的厚度薄还可以减小传感器的体积和重量，从而提高传感器的携性和可用性。

有利地，铂热电阻丝2013线圈外采用金属箔包裹形成电磁屏蔽层。例如采用磁性金属箔，如镍或铁箔，可以屏蔽外部电磁场干扰，进一步提高温度检测的稳定性和可靠性。

根据本实用新型实施例的温度检测装置，具有如上所述的铂热电阻温度传感器。

根据本实用新型实施例提供的温度检测装置，具有上述铂热电阻温度传感器，铂热电阻组件20包括铂热电阻芯201及蜂窝罩202，蜂窝罩202套设在铂热电阻芯201的外部，且蜂窝罩202的横截面形成为蜂窝状结构，该蜂窝罩202可以增大内部热传递的接触面积，可以提高向内部散热和吸热的速度，加快响应速度，降低热滞后效应；并且，蜂窝状结构可以使热量在三维空间中更加均匀和密集地分布,减小温度梯度，提高响应速度和精度。此外，蜂窝状结构由六边形单元组成,每个单元都是一个自身内应力平衡的结构，可以在提高热传导的同时增强机械强度，此类结构在相同材料下可以达到更高的抗压能力。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种铂热电阻温度传感器，其特征在于，包括：

保护管，所述保护管的一端为敞开端，所述保护管的另一端为封闭端；

铂热电阻组件，所述铂热电阻组件设在所述保护管内且邻近所述封闭端，所述铂热电阻组件包括铂热电阻芯及蜂窝罩，所述蜂窝罩套设在所述铂热电阻芯的外部，且所述蜂窝罩的横截面形成为蜂窝状结构；

绝缘密封填料，所述绝缘密封填料密封填充在所述敞开端内，用以将所述铂热电阻组件封装在所述保护管内。

2.根据权利要求1所述的铂热电阻温度传感器，其特征在于，所述铂热电阻芯包括：

陶瓷支架；

两个铂热电阻丝线圈，两个所述铂热电阻丝线圈相背对地设在所述陶瓷支架上且形成并联连接，所述蜂窝罩套着在两个所述铂热电阻丝线圈外，以将两个所述铂热电阻丝线圈限制在所述陶瓷支架上。

3.根据权利要求2所述的铂热电阻温度传感器，其特征在于，所述铂热电阻丝线圈包括陶瓷条和铂热电阻丝，所述铂热电阻丝绕制在所述陶瓷条上形成线圈结构。

4.根据权利要求2所述的铂热电阻温度传感器，其特征在于，所述陶瓷支架包括圆柱本体，所述圆柱本体的外周面具有两个沿轴向贯穿的通槽，两个所述通槽背对布置，两个所述铂热电阻丝线圈与两个所述通槽一一对应，每个所述铂热电阻丝线圈置于对应的所述通槽内。

5.根据权利要求1所述的铂热电阻温度传感器，其特征在于，所述保护管：

外保护管；

内保护管，所述内保护管套接在所述外保护管内且紧密接触，所述内保护管的膨胀系数与所述外保护管的膨胀系数不同。

6.根据权利要求5所述的铂热电阻温度传感器，其特征在于，所述外保护管的膨胀系数大于所述内保护管的膨胀系数，且所述内保护管的厚度小于所述外保护管的厚度。

7.根据权利要求2所述的铂热电阻温度传感器，其特征在于，所述铂热电阻丝线圈外采用金属箔包裹形成电磁屏蔽层。

8.一种温度检测装置，其特征在于，具有如权利要求1至7中任一项所述的铂热电阻温度传感器。