专利名称：微型铂测温传感器及其制备方法
技术领域：
本发明涉及温度测量领域，特别是涉及测温用钼热电阻传感器。
背景技术：
温度是基本物理量之一，其测量方式和手段也比较多，在工业和科学研究领域，常采用热电偶、热电阻(Resistance Temperature Detector,简称RTD)、红外福射测温计、半导体测温传感器等将温度转换为电学信号以便于后端的电子线路进行进一步的放大和处理。通常热电阻材料包括铜、钼、镍及镍铁合金，其中高纯钼及其合金因具有较高的电阻温度系数，同时又具有耐高温、耐腐蚀、测温范围宽和材料强度高的特性，被广泛用于温度测量领域。热电阻的电阻值随温度变化近似于线性变化，即其电阻温度系数基本是一固定值，如对其进行修正还可以获得更高的测温精度。
对于钼电阻，其电阻温度系数定义为a = [ R(100oC ) / R(0°C ) -1] / 100 其中R(100°C )、R(0°C )分别为钼电阻在温度100°C和0°C时的电阻值，为方便使用，国际温标ITS-90及国标“GB/T 5977-1999电阻温度计用钼丝”规定了电阻温度系数的取值，工业应用中常采用系数值为0.00385/°C。针对钼电阻温度计，国家还制定有“JJG160-2007标准钼电阻温度计检定规程”。工业上常采用的钼电阻器件有PtlOO (0°C对应电阻值为100 Q), PtlOOO ((TC对应电阻值为1000 Q )。
常规的钼电阻测温传感器可以是一根丝，将其缠绕在石英或陶瓷骨架上，也可以是一层薄膜，采用厚膜烧结或真空溅射的方法将钼涂敷在陶瓷类材料基片上。传统的钼测温电阻元件由于有骨架或基片的存在热容较大，对待测温度变化响应有一定的滞后，限制了在一些体积小，温度测量响应变化快的场合的应用。本发明提出一种采用超细钼丝制作的钼测温传感器用于此类环境。发明内容
本发明的基本结构如图1所示，主要由钼测温线圈和引出线构成，所用钼丝材料满足国标“GB/T 5977-1999电阻温度计用钼丝”规定，采用直径小于0.025mm的钼或钼合金丝绕制为螺旋形状，螺旋直径0.1-1.5mm,间距为0.01-0.5mm,绕制圈数5 20圈，并对线圈进行定形处理。分别在螺旋引出线位置通过钎焊、电阻焊、激光焊等手段焊接第二根引出线，引出线可以为钼合金或其他高温 金属材料，形成四根引出线。四根引出线分别焊接到传感器器件座引脚支架上形成可使用的测温传感器。
为提高传感器的结构刚性，也可采用如图2所示的薄带材螺旋方式的结构，将钼丝通过轧制成为薄带材，带材厚度< 0.020mm，螺旋绕制或经弯曲后形成波浪结构，如图3所示。并在引线端焊接第二根弓I出线。在一些具有腐蚀性环境或工作温度较高的情况下，为防止与环境气氛发生反应在传感器本体外面覆盖一层惰性材料，如玻璃体或Al2O3材料等，如图4所示，但这样会引起传感器热容增大，即传感器的响应/恢复时间增加，需根据实际情况选用。
在传感器两端多增加的两根引线是为了更准确地测量钼传感器的电阻变化，当使用传统的两引线结构时，所测量电阻包括感温的螺旋部分及引线部分，由于引线部分所在区域温度与感温部分会有差异，以及引线与后端引脚焊接，引脚一般采用较粗的金属，导热性较好，引线部分会成为测量误差的主要来源。在为传感器增加了两个引线后，配用的电子放大器电路可以使用四端点量测技术，可有效避免引线电阻部分的干扰，准确反应前端测温区材料电阻的变化，提高了温度测量的准确性。同时由于采用丝材或薄带材加工时，受材料强度的限制，螺旋的圈数或波浪数会受到限制，其等效的丝材或片材的长度会受限，电阻值很难达到50欧以上，采用四端点法有助于提高精度。
传统的钼电阻放大电路有两端、三端及四端几种形式，由于传感器有四根输出引线，为保证测量的准确性，后端连接的放大器电路需配用四端放大形式。在配用四端点式放大器时，由于传感器电阻值不是标准的100欧，电路参数需做适当地调整。
图1为超细丝螺旋线圈结构的微型测温传感器，图2为薄带材螺旋线圈结构的微型测温传感器，图3为薄带材波浪结构的微型测温传感器，图4为带保护层结构的微型测温传感器.其结构在图1基础上增加了保护层，保护层为惰性材料，可为玻璃体或Al2O3材料等。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细说明。应该正确理解的是:本发明的实施例中的方法仅仅是用于说明本发明，而不是对本发明的限制。
实施例1 采用直径为0.015m m的钼丝绕制为螺旋形状，螺旋外径为0.4mm,间距为0.05mm，绕制圈数10圈，并对线圈进行定形处理。螺旋两端各保留IOmm钼丝作为第一引出线。分别在螺旋引出线位置通过电阻焊焊接0.015mm钼丝作为第二引出线，引线部分长10mm。将四条引线分别焊接到有四只引脚的传感器座上，所得到的传感器在室温时电阻约为15欧姆。
实施例2 采用直径为0.020mm的钼丝轧制为薄带材，宽度0.025mm,厚度0.012mm,绕制为螺旋形状，螺旋外径0.5mm,间距为0.08mm,绕制圈数8圈，并对线圈进行定形处理。螺旋两端各保留IOmm薄带材作为第一引出线。分别在靠近螺旋引出线位置通过电阻焊焊接薄带材作为第二引出线，引线部分长10mm。将四条引线分别焊接到有四只引脚的传感器座上，所得到的传感器在室温时电阻约为12欧姆。
实施例3 采用直径为0.020mm的钼丝轧制为薄带材,宽度0.025mm,厚度0.012mm,将薄带材折叠为间距0.05mm的波浪形状，两端各保留IOmm薄带材作为第一引出线。分别在靠近折叠位置通过电阻焊焊接薄带材作为第二引出线，引线部分长10mm。将四条引线分别焊接到有四只引脚的传感器座上，所得到的传感器在室温时电阻约为12欧姆。
权利要求
1.一种微型钼测温传感器，其特征在于:采用直径小于或等于0.025mm的细丝或薄带材的高纯钼或钼合金材料，绕制成螺旋线圈或折叠为波浪形线圈，且在两引出端线上采用钎焊、电阻焊或激光焊焊接第二根引出线，引出线为钼合金或其他高温金属材料，形成四根引出线，四根引出线分别焊接到传感器器件座引脚支架上形成可使用的测温传感器。
2.如权利要求如I所述的微型钼测温传感器，其特征在于:所述螺旋线圈直径0.1-1.5mm，间距为 0.01-0.5mm，绕制圈数 5-20 圈。
3.如权利要求如I所述的微型钼测温传感器，其特征在于:在所绕制的螺旋线圈外部涂覆惰性材料。
4.如权利要求如3所述的微型钼测温传感器，其特征在于:惰性材料为氧化铝或玻璃体。
5.一种微型钼测温传感器的制备方法，其特征在于含有以下工艺步骤:采用直径小于或等于0.025mm的细丝或薄带材的高纯钼或钼合金材料，绕制成螺旋线圈或折叠为波浪形线圈，并对线圈进行定形处理，且在两引出端线上采用钎焊、电阻焊或激光焊手段焊接第二根引出线，引出线为钼合金或其他高温金属材料，形成四根引出线，四根引出线分别焊接到传感器器件座引脚支架上形成可使用的测温传感器。
6.如权利要求如5所述的微型钼测温传感器，其特征在于:所述螺旋线圈直径0.1-1.5mm,间距为 0.01-0.5mm，绕制圈数 5-20 圈。
7.如权利要求如5所述的微型钼测温传感器，其特征在于:在所绕制的螺旋线圈外部涂覆惰性材料。
8.如权利要 求如7所述的微型钼测温传感器，其特征在于:惰性材料为氧化铝或玻璃体。
全文摘要
本发明公开了一种微型铂测温传感器及其制备方法，采用直径小于或等于0.025mm的细丝或薄带材的高纯铂或铂合金材料，绕制成螺旋线圈或折叠为波浪形线圈，且在两引出端线上采用钎焊、电阻焊或激光焊焊接第二根引出线，引出线为铂合金或其他高温金属材料，形成四根引出线，四根引出线分别焊接到传感器器件座引脚支架上形成可使用的测温传感器。该微型铂测温传感器具有体积小、热容小的特点，用于对体积和热容有特殊要求的测温场合。传感器采用超细铂合金丝或薄带材加工而成，且具有四端点测量结构，能准确地、灵敏地反应被测量的温度变化。
文档编号G01K7/18GK103234652SQ20131013841
公开日2013年8月7日 申请日期2013年4月19日 优先权日2013年4月19日
发明者马骏, 王毅, 肖周, 吴建昆, 云付珍 申请人:昆明贵研金峰科技有限公司