专利名称：一种带温度补偿的热敏电阻式风速传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种带温度补偿的热敏电阻式风速传感器，该传感器用于风速的测量，也可用于其他气体和绝缘夜体的流速测量，属于传感器技术领域。
背景技术：
目前使用的风速测量传感器，主要有两种形式，一种是带旋转部件的风杯风速传感器、螺旋浆风速传感器，另一种是热线风速传感器。风杯风速传感器和螺旋浆风速传感器因旋转质量有限，传感器惯性较大，转动部分破坏流场，不能测量较低的风速，误差较大，使用寿命有限。热线风速传感器因其热线直径仅为0.02mm左右和长度仅为2_左右，导致其存在工艺难度大，输出信号微弱，后端信号处理电路复杂，而且结构易损坏的缺点。
发明内容
本发明的目的是为了提出一种带温度补偿的热敏电阻式风速传感器，该传感器体积小、质量轻、精度高、寿命长、结构简单、可靠，可以用于风速测量，也可用于其他气体和绝缘流体的流速测量。本发明的目的是通过以下技术方案实现的。本发明的一种带温度补偿的热敏电阻式风速传感器，该传感器包括自热热敏电阻、温度补偿热敏电阻、隔热支柱、金属管和导线；自热热敏电阻为金属热敏电阻或半导体热敏电阻，最高能承受50mA的加热电流；自热热敏电阻为MF51型半导体热敏电阻时，其0°C的阻值为I 5ΚΩ ;温度补偿热敏电阻为金属热敏电阻或半导体热敏电阻；温度补偿热敏电阻为MF51型半导体热敏电阻，其0°C的阻值为10 40ΚΩ ；隔热支柱为热导率低的绝缘塑料；胶为耐高温胶；用胶将自热热敏电阻和温度补偿热敏电阻固定于隔热支柱内，自热热敏电阻的敏感体暴露于隔热支柱外，温度补偿热敏电阻的敏感体暴露于隔热支柱的贯穿孔内，将自热热敏电阻的引线、温度补偿热敏电阻的引线分别与导线焊接，金属管固定在隔热支柱上，用胶将导线的焊接部分填充固定。本发明与现有技术相比的优点在于:(I)相对于带旋转部件的风杯风速传感器、螺旋浆风速传感器，本发明能克服风杯风速传感器和螺旋浆风速传感器因旋转质量有限，传感器器惯性较大，转动部分破坏流场，不能测量较低的风速，误差较大，使用寿命有限的缺点。本发明具有无机械运动机构、对流场的破坏小、测量惯性小、能测量低风速、精度高、长寿命等优点。(2)相对于热线、热模式风速传感器，本发明能克服热线、热膜式风速传感器工艺难度大，输出信号微弱，后端信号处理电路复杂，而且结构易损坏的缺点。本发明具有工艺简单、输出信号大、后端处理电路简单、结构可靠的优点。
(3)本发明同时具有体积小、质量轻、精度高、长寿命、结构简单可靠的特点。(4)本发明不仅可用于风速测量，也可用于其他气体和绝缘流体的流速测量。
图1为本发明的传感器的结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述。实施例一种带温度补偿的热敏电阻式风速 传感器，如图1所示，该传感器包括自热热敏电阻1、温度补偿热敏电阻2、隔热支柱3、金属管4、胶5、导线A6和导线B8 ;隔热支柱3的带有贯穿孔7 ;自热热敏电阻I为MF51型半导体热敏电阻，其0°C的阻值为2ΚΩ；温度补偿热敏电阻2为MF51型半导体热敏电阻，其0°C的阻值为25ΚΩ ；隔热支柱3为聚酰氧胺材料，其结构强度高，可耐400°C高温；胶5为CH31环氧胶，其粘接强度高，可耐220°C高温；用胶5将自热热敏电阻I和温度补偿热敏电阻2固定于隔热支柱3内，自热热敏电阻I的敏感体暴露于隔热支柱3外，温度补偿热敏电阻2的敏感体暴露于隔热支柱3的贯穿孔7内，将自热热敏电阻I的引线与导线A6焊接，将温度补偿热敏电阻2的引线与导线B8焊接，金属管4固定在隔热支柱3上，用胶将导线的焊接部分填充固定。采用热耗散测量风速原理，对自热热敏电阻通以电流时，自热热敏电阻温度升高，其温度高于环境温度，根据热平衡方程:I2R-hA (T-Tf) =MCdT/dt (I)式中:I为自热热敏电阻的加热电流；R为自热热敏电阻的阻值；h为自热热敏电阻的表面换热系数；A为自热热敏电阻的换热表面积；T为自热热敏电阻的温度；Tf为流体温度；M为自热热敏电阻的质量；C为比热容；t为时间；对于风速传感器达到稳态而言，dT/dt=0,因此式(I)为:I2R-hA (T-Tf) =0 (2)根据帕金根的试验结果，传热系数h与流速的关系:Η = Κλ+Κζ4ν(3)式中Kl、Κ2为常数，V为流体速度。将(3)式代入(2)式可得:
P=IzR = A(T-Tr ){Κ,+K JV)(4)式中P为热耗散功率。因此，当Λ T=T-Tf维持恒定时，可得:P = I1R = Pn+K^V(5)式中Ptl为V=O时的功率损耗，K为校准常数。当流体温度变化时，必须使自热热敏电阻I的温度相应的变化，保持Λ T=T-Tf恒定，否则Λ T=T-Tf不恒定，会导致式(5)出现误差。温度补偿热敏电阻2的电阻和温度具有函数关系，当流体温度变化时，通过二次仪表，自动调节加载在自热热敏电阻I的电流I，从而维持Λ T=T-Tf恒定。因此，加载在自热热敏电阻I的电流I与风速V具有式(5)的函数关系，通过二次仪表，可得到流体流速。经测试，本实施例传感器的量程为O 30m/s，精确度优于3%。以上所述，仅为本发明最佳的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本发明说明书中未作详 细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。
权利要求
1.一种带温度补偿的热敏电阻式风速传感器，其特征在于:该传感器包括自热热敏电阻(I)、温度补偿热敏电阻(2)、隔热支柱(3)、金属管(4)和导线；隔热支柱(3)带有贯穿孔(7)； 自热热敏电阻(I)为金属热敏电阻或半导体热敏电阻； 温度补偿热敏电阻(2)为金属热敏电阻或半导体热敏电阻； 隔热支柱(3)为热导率低的绝缘塑料； 用胶将自热热敏电阻(I)和温度补偿热敏电阻(2)固定于隔热支柱(3)内，自热热敏电阻(I)的敏感体暴露于隔热支柱(3)外，温度补偿热敏电阻(2)的敏感体暴露于隔热支柱(3)的贯穿孔(7)内，将自热热敏电阻(I)的引线、温度补偿热敏电阻(2)的引线分别与导线焊接，金属管(4)固定在隔热支柱(3)上，用胶将导线的焊接部分填充固定。
2.根据权利要求1所述的一种带温度补偿的热敏电阻式风速传感器，其特征在于:所用的胶为耐高温胶。
3.根据权利要求2所述的一种带温度补偿的热敏电阻式风速传感器，其特征在于:胶为耐220°C高温的CH31环氧胶。
4.根据权利要求1所述的一种带温度补偿的热敏电阻式风速传感器，其特征在于:自热热敏电阻(I)为MF51型半导体热敏电阻，其0°C的阻值为I 5ΚΩ。
5.根据权利要求1所述的一种带温度补偿的热敏电阻式风速传感器，其特征在于:温度补偿热敏电阻(2)为MF51型半导体热敏电阻，其0°C的阻值为10 40ΚΩ。
6.根据权利要求1所 述的一种带温度补偿的热敏电阻式风速传感器，其特征在于:隔热支柱(3)为聚酰氧胺材料，可耐40(TC高温。
全文摘要
本发明涉及一种带温度补偿的热敏电阻式风速传感器，该传感器用于风速的测量，也可用于其他气体和绝缘夜体的流速测量，属于传感器技术领域。该传感器包括自热热敏电阻、温度补偿热敏电阻、隔热支柱、金属管和导线。本发明的传感器无机械运动机构、对流场的破坏小、测量惯性小、能测量低风速、精度高、寿命长、输出信号大、后端处理电路简单、结构可靠、体积小、质量轻；不仅可用于风速测量，也可用于其他气体和绝缘流体的流速测量。
文档编号G01P5/12GK103217549SQ20131010790
公开日2013年7月24日 申请日期2013年3月29日 优先权日2013年3月29日
发明者杨显涛, 陈青松, 郑帮林, 张荣华, 王海清 申请人:北京遥测技术研究所, 航天长征火箭技术有限公司