一种新型热电偶测量端及其制作方法与流程

本发明涉及仪器仪表技术领域，特别是涉及一种新型热电偶测量端及其制作方法。

背景技术：

在工业科研等多个领域中，温度是十分重要的衡量指标。由于热电偶具有装配简单、性能稳定、测温范围广和响应时间快等优点，使得其在多个领域中成为应用广泛的测温传感器。

在温度出现阶段变化时，热电偶的输出变化至相当于该阶段的某个规定百分数所需的时间称为热电偶的动态响应时间。热电偶在测量温度时，其插入到被测介质部分包括:保护管、绝缘管、空气隙、热电板等。它们都具有一定的热容量和热传导的电阻，所以当热电偶插入阶段变化的温度场中，热电偶指示的温度不会产生突然的变化，而是按指数规律逐渐上升或下降。这是因为热电偶首先要吸收热量使其温度升高，同时还要通过热传导将热量传递到热电偶的测量端，测量端受热后温度升高，热电偶回路才有热电势产生，仪表才能指示出温度来，这个过程需要一段时间，这就是热电偶的热惰性。

由于热惰性的存在，热电偶插入被测介质后，其稳定的温度指示值不能立即指示出来，而是逐渐上升，直到测量端吸热放热达到平衡后，才能具有稳定的温度指示值。在热电偶插入被测介质后到指示值稳定以前的整个不稳定过程中，热电偶的瞬时指示值与稳定后的指示值存在偏差，这个偏差称热电偶动态响应误差。

理论和实践证明，热电偶的热惰性愈小则动态响应速度愈快，动态误差就愈小。所以动态响应时间是表示热电偶动态响应快慢的一个重要性指标。

测量热电偶的动态响应时间对于要求响应速度快的热电偶具有重要意义，其响应时间是检测热电偶动态测试性能的重要指标。热电偶热响应时间的大小与热电偶的物性参数、几何参数以及测量温度的工况等物理因素有关，在实际测量中用实验的方法来获得。因此，研究适应范围广且能准确快速测量热电偶动态响应时间的方式具有重要意义。

对于大部分工业热电偶来说，基本的热电偶制作完成后需要必不可少的包装，由于热电偶测量端易氧化，两根金属丝易接触导致短路，测量端脆弱等问题，通常要将其用保护管、绝缘管、空气隙、热电板等保护起来以完成正常的测量。

对于实验室的热电偶来说，环境相对较好，通常情况下无需进行复杂的包装与保护，焊接好的原始裸露型热电偶可直接使用，响应速度较快，测量也更加精准。

热电偶的特性随偶丝直径探针设计和工作环境变化。为了使热电偶测量端获得更高的响应频率，应尽量减少焊接点体积。所以相同条件下不同的裸露式热电偶影响其自身响应速度的因素之一为测量端的球形体积大小。

热电偶测量端的球形体积大小影响热电偶动态测试性能指标。对于焊接完成的热电偶，我们对它焊点的要求是：焊点要牢固，表面要光滑，无污点，无夹渣，无裂纹，焊点的尺寸要尽量小。

如果焊接接点过大，那么热电偶的传热误差和动态误差将会大大增加，严重影响热电偶的传热效率和测量精度，势必会造成热电偶温度测量不准确以及响应速度过慢等问题。

现阶段薄膜式热电偶、细丝热电偶的出现大大的减少了热电偶测量端的体积，然而薄膜式热电偶、细丝热电偶焊接点的直径及其微小，十分容易断裂，且这两种微细偶丝通常不易获得，价格昂贵，若丢失或损坏不易找回和修补。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种新型热电偶测量端及其制作方法。

本发明所采用的技术方案是：制作裸露式热电偶的球体测量端，球体测量端由金属导线铜与金属导线康铜焊接而成；所述金属导线铜与金属导线康铜用弹簧金属夹夹住；所述弹簧金属夹下方放置旋转平台；所述弹簧金属夹与旋转平台之间涂有强力胶；所述旋转平台放置在铣床上；所述铣床与微径铣刀连接；所述球体测量端加工为圆锥体测量端。

优选的，所述球体测量端利用金属导线铜与金属导线康铜的焊接方法为盐水电弧焊接法。

优选的，所述弹簧金属夹的长度与压力足够夹紧金属导线铜与金属导线康铜并保证其不会滑落。

优选的，所述旋转平台选用精密型手动旋转台:SX110-29，。

优选的，所述强力胶选用金属胶水HY-303，用于弹簧金属夹与旋转平台相粘结。

优选的，所述铣床选用凯德龙多功能台式钻铣床,微径铣刀需要与铣床连接并工作，铣床为微径铣刀提供动力并使微径铣刀保持固定。

优选的，所述球体测量端的切割需要利用微细切削技术,微径铣刀选用思奥精工PCB铣刀。

优选的，所述微径铣刀在切割球体测量端过程中与竖直方向呈一定夹角并保持固定，保证微径铣刀在切割前后球形测量端与两条金属导线之间不会断裂。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：对裸露式热电偶的球体测量端进行进一步的切割，缩小了球体测量端体积，与普通的热电偶测量端相比较提高了热电偶的灵敏度，加快了热电偶的响应速度；且本发明保证球体测量端与两条金属导线之间不会断裂，比细丝热电偶更牢固。

附图说明

图1为本发明的球体测量端结构示意图；

图2为本发明的弹簧金属夹正视图；

图3为本发明的旋转平台三视图；

图4为本发明的微径铣刀示意图；

图5为本发明的加工平台结构示意图；

图6为本发明的圆锥体测量端结构示意图。

图中：1球体测量端；2.金属导线铜；3.金属导线康铜；4.弹簧金属夹；5.旋转平台；6.强力胶；7.铣床；8.微径铣刀；9.圆锥体测量端。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1-6。

一种新型热电偶测量端及其制作方法，包括以下步骤：制作裸露式热电偶的球体测量端1，球体测量端1由金属导线铜2与金属导线康铜3焊接而成；所述金属导线铜2与金属导线康铜3用弹簧金属夹4夹住；所述弹簧金属夹4下方放置旋转平台5；所述弹簧金属夹4与旋转平台5之间涂有强力胶6；所述旋转平台5放置在铣床7上，所述铣床7与微径铣刀8连接，所述球体测量端1加工为圆锥体测量端9。

如图1所示，利用盐水电弧焊接法。首先配置一缸浓度较高的盐水，将金属导线铜2与金属导线康铜3露出两端头，并将端头上的漆用砂皮纸磨掉,使其洁净光亮。将金属导线铜2与金属导线康铜3的一端用钳子绞合起来，并使顶端对齐。将两个金属导线的另一侧接线头用金属夹子夹住并与接线柱连通，然后开通电源，调节电压至恰当数值，用手拿住两条金属导线的绞合端，将绞合端轻轻放进盐水中，在盐水的浅处便会看到一个桔黄色的电弧，同时听到“嘶”的连续响声，则立即拉出焊接头，关掉电源，可看到形成球体测量端1。

如图2所示，准备如图2所示的弹簧金属夹4。

如图3所示，图3为精密型手动旋转台:SX110-29。台面直径29mm，台面可以360°旋转调整，台面360°刻划，方便读数，精密轴系设计，轴系间隙可调,稳定性好，精加工蜗轮蜗杆传动，减速比大，精度高，消空回结构保证蜗轮蜗杆充分啮合,减小台子运动空回。旋转平台5上端沿着一条直径方向涂抹强力胶6，本发明使用金属胶水HY-303，使旋转平台5能与弹簧金属夹4两侧突出部分底部相粘并固定在旋转平台5上。

如图4所示，图4为微径铣刀7，型号为思奥精工PCB铣刀。刀刃直径0.2mm，刀刃长度1.5mm。

如图5所示，图5为球体测量端1加工所需要的全部器件即加工平台结构示意图。制作步骤如下：首先将裸露式热电偶的球体测量端1制作好，然后利用弹簧金属夹4夹住金属导线铜2与金属导线康铜3，将旋转平台5上端沿着一条直径方向涂抹强力胶6，并与弹簧金属夹4两侧突出部分的底部相粘结并固定在旋转平台5上。将微径铣刀8连接到铣床7上，并保持微径铣刀8与竖直方向呈一定夹角且保持固定，然后将微径铣刀8放置到球体测量端1正上方。将铣床7启动，使微径铣刀8高速旋转并向下平移切割球体测量端1，当微径铣刀8的上端刀片部分刚好切割到球体测量端1顶部停止向下平移，并使微径铣刀8保持固定。用手缓缓转动旋转平台5的转扭，使球体测量端1旋转一周，得到圆锥体测量端9。最后关掉铣床7，打开弹簧金属夹4。

如图6所示，图6为圆锥体测量端9。用如图6所示的热电偶进行测量，响应频率更快，圆锥体测量端9与被测物质在接触的过程中传热速率更快，热电偶的灵敏度更高，热电偶的响应速度更快；且此圆锥体测量端9热电偶十分牢固，不易损坏，可多次使用。

虽然本发明已以较佳实施例披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。