专利名称：插片式热流计传感器的制作方法
技术领域：
本专利是测量热量〔热流〕的转移输送的仪器，属于热阻式热流计传感器(测头)，其原理是众多的热电偶串联形成的热电堆。
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(插片)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，热流在测头的绝缘板条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参数一致规范，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，电参数不一致，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；发明人在2002.5.13日申请的02119510.2号发明专利设计了一种新型的平面绕线式热流计测头——其不绕线圈，不用插片；采用平面绕线和01起伏的模压面板使绕线形成01起伏；克服了上述缺点，保证了参数一致和高精度。但01起伏的模压面板需制作模具，成本较高。
发明内容
为了减省制作模具的工序，从而降低成本，新型的绕线插片式热流计传感器保留平面绕线的优势，采用插片取代01起伏的模压面板，使绕线形成01起伏的热电堆。
插片式热流计传感器有面板和热电堆，其热电堆的构造是这样实现的是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——热电堆线段；上述热电堆线段的长度方向作为经线，多片绝缘插片象纬线一样以各经线并列的热电偶接头为中心线横向并列的穿插入经线，使并列的相邻的经线一根在插片上另一根在下、同一根经线的热电偶接头如波浪一般上下起伏——经纬如编织状。
本专利与现有技术比有以下改进1.一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。
2.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。
3.相对02119510.2号发明专利，其形成热电偶温差热阻的面板的凹凸构造需用模具压制成型；本专利形成热电偶温差热阻是用平面插片；两者组件不同、构造形式不同、插片与线段的结合形式不同。插片是一般条形片材不需模具，降低了制作条件限制；即02119510.2号发明专利适于低成本大量生产，本专利在少量生产时更简便，没有模具开销成本较低。两者适用不同的生产领域。
图1是线路平面图。由定位柱〔1〕确定了金属丝〔2〕〔如康铜〕的布线，金属丝〔2〕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〔3〕。
图2是部分插片布置示意平面图。插片〔5〕作纬线，并列的相邻的金属丝〔2〕作经线一根在插片上另一根在下，同一根经线的热电偶接头依次在相邻插片的上下如波浪一般起伏——经纬如编织状。形成热电堆。
图3是图2的剖面加上下面板图。图中小圆圈[4]表示热电偶接头，插片〔5〕作为纬线使同一根经线的热电偶接头依次在相邻插片的上下如波浪一般起伏，面板〔6〕粘贴在两面保护热电堆。
具体实施方式
见图1平面图所示 定位柱〔1〕使绕线定位，在定位柱〔1〕上绕金属丝〔2〕，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。
电镀方法与02119510.2号发明专利相同。形成以一根线串联电镀段〔3〕和非电镀段〔2〕的结合点形成的(全部)热电偶接头〔4〕，且全部平铺在一平面上的热电堆线段。
见图2平面图所示 制作绝缘薄片条(插片)〔5〕作纬线，将上述热电堆线段的长度方向作为经线，多片绝缘薄片象纬线一样以各经线并列的热电偶接头为中心线横向并列的穿插入经线——形如“弗”字状，使并列的相邻的经线一根在薄片上另一根在下，同一根经线的热电偶接头如波浪一般起伏——经纬如编织状；从而使一根线上相邻的热电偶接头和接头上的温度变化——如0-1数字信号波形一般连续高低起伏，形成一根线串联的各种电参数、热参数精确一致的的热电堆。
见图3剖面图所示图3是图2的剖面加上面板，将上述热电堆的两面涂胶粘贴面板〔6〕。从绕线的两端检测热电偶产生的温差电流或电压，即可确定通过的热流量。
权利要求1.插片式热流计传感器包括有面板和热电堆，其特征在于热电堆的构造是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——热电堆线段，热电堆线段的长度方向作为经线，多片绝缘插片象纬线一样以各经线并列的热电偶接头为中心线横向并列的穿插入经线，使并列的相邻的经线一根在插片上另一根在下、同一根经线的热电偶接头如波浪一般上下起伏——经纬如编织状。
专利摘要插片式热流计传感器有面板和热电堆，其特征在于一根线形成的串联热电偶接头平面布线构造的热电堆取代了旧式立体的多个绕线圈和连线，串联的热电偶接头与绝缘插片形成经纬状；使得以一根金属线相连的热电偶接头依次一个在台阶上一个在台阶下，在台阶上下形成温差，从线的两端检测热电偶产生的温差电流和电压，即可确定通过的热流量。插片式热流计传感器线长一致、电镀一致、无接头——使电阻、电容、电感一致，可以保证各个传感器的一致性，减少标定和补偿工作量，与半导体技术制成的高精度传感器有异曲同工之妙。构造简化，不绕线圈，规范了制作工序，生产效率大为提高，成本更低。
文档编号G01K7/00GK2629017SQ0229498
公开日2004年7月28日 申请日期2002年12月27日 优先权日2002年12月27日
发明者廖亚非 申请人:重庆大学