一种快速响应铠装电阻式温度传感器及其封装方法与流程

本发明属于传感器领域，具体涉及一种快速响应铠装电阻式温度传感器及其封装方法。

背景技术：

温度传感器是目前使用非常广泛的一种传感器，有着很多的结构、原理和方法，铠装电阻式温度传感器由于体积小、结构简单，性能稳定可靠、维护方便，在测量管内的液体、气体温度时得到了广泛的应用。但是传统的铠装热电阻温度传感器由于结构上的限制，温度响应时间比较长，在对温度变化比较快，需要把温度测量结果作为闭环控制的应用上存在着较大的不足，特别是在对气体的温度测量方面，反应速度尤为缓慢。

目前主要的铠装电阻式温度传感器由于把热敏电阻元件和填充材料封装在不锈钢外壳内，当被测介质的温度变化时，通过热传导使得热电阻元件的温度与被测介质的温度达到平衡，电阻值发生变化测得被测介质的温度，填充材料全部为三氧化二铝和氧化镁，热敏电阻被包裹在填充材料内部。由于不锈钢材料和封装材料导热系数比较小，从被测介质传递到热敏电阻要经过护套和填充材料，从外壳到热敏电阻的热阻比较大，同时以上两种材料的热比容较大，在同样的条件下升高或降低同样的温度所需的热量就要多、时间就要长，而被测介质为气体时，由于气体密度小，热比容比较小，因此采用以上材料热响应速度就比较慢。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种快速响应铠装电阻式温度传感器及其封装方法，具有热阻小、热容积小，响应速度快的特点。

为了达到上述目的，一种快速响应铠装电阻式温度传感器，包括外壳，外壳的尾端设置有接插件，外壳与接插件组成密闭空腔，密闭空腔内设置有从接插件延伸出至密闭空腔首端的导线，外壳的内部连接有银护套，导线连接热敏电阻，热敏电阻与银护套接触，银护套和外壳内填充有纳米氮化铝。

所述纳米氮化铝通过高温密封胶密封在外壳的首端。

所述热敏电阻通过导热胶与银护套的内端面粘贴在一起。

所述银护套与外壳焊接在一起。

所述接插件通过传感器螺钉固定在外壳上。

一种快速响应铠装电阻式温度传感器的封装方法，包括以下步骤：

步骤一，把热敏电阻用导热胶黏贴于银护套的内端面上；

步骤二，把导线焊接在热敏电阻的焊点上，并把导线拉直；

步骤三，把导线从银护套的内孔穿过，并把银护套与外壳固定；

步骤四，把外壳较大的一端用四爪卡盘装夹于车床上，另一端用平顶尖顶住银护套；

步骤五：用冷焊机对银护套和外壳进行焊接；

步骤六，把纳米氮化铝与丙酮按1:1比例进行混合后加注到外壳内部空腔的首端，并使丙酮挥发干净；

步骤七，把导线从第一工装的两个孔中穿过，并把第一工装向下推入外壳的孔内；

步骤八，把放有第一工装的组合件放置到第二工装内，通过旋转第二工装上的压紧螺钉使纳米氮化铝压紧，然后取出第一工装；

步骤九，保持组合件继续向上，给外壳内的纳米氮化铝上涂高温密封胶，保持孔口向上位置不变直至高温密封胶完全固化；

步骤十，把导线与接插件上的插针焊接在一起；

步骤十一，把接插件固定在外壳上。

所述步骤二中，采用激光焊机把导线焊接在热敏电阻的焊点上。

所述步骤九中，高温密封胶的厚度为3～5mm。

与现有技术相比，本发明的传感器在感温部位的材料选择方面选用导热系数最高、热比容小的金属材料银作为护套材料，选择导热系数超高、热比容极小的非金属绝缘材料纳米氮化铝作为填充材料，在同等条件下使得热阻小，升温速度快。本发明具有热阻小、热容积小，响应速度快等特点，将热敏电阻直接和银护套的内端面贴合在一体，热量从被测介质传递到热敏电阻仅需进过金属护套，缩短了热传导的路径，而护套材料的导热系数又非常高，使得热敏电阻能够在极短的时间内被加热到和被测介质相同的温度，缩短了温度响应时间。

本发明的封装方法通过两个工装，首先通过第一工装将导线引出，在通过第二工装将纳米氮化铝压紧，由于银和不锈钢的焊接性能极差，为了保证焊接质量，在焊接护套与外壳之间采用了冷焊技术，确保焊接后的结构牢固可靠，密封性好，本方法过程简单，便于试试，有效的提高了封装效率。

附图说明

图1为本发明传感器的结构示意图；

图2为本发明第一工装的结构示意图；

图3为本发明压紧纳米氮化铝工序时的状态示意图；

其中，1、银护套；2、热敏电阻；3、纳米氮化铝；4、导线；5、外壳；6、高温密封胶；7、接插件；8、传感器螺钉；9、第一工装；10、孔；11、第二工装；12、压紧螺钉。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

参见图1，一种快速响应铠装电阻式温度传感器，包括外壳5，外壳5的尾端通过传感器螺钉8固定有接插件7，外壳5与接插件7组成密闭空腔，密闭空腔内设置有从接插件7延伸出至密闭空腔首端的导线4，外壳5的内部焊接有银护套1，导线4连接热敏电阻2，热敏电阻2与银护套1接触，银护套1和外壳5内填充有纳米氮化铝3，纳米氮化铝3通过高温密封胶6密封在外壳5的首端，热敏电阻2通过导热胶与银护套1的内端面粘贴在一起。

参见图2和图3，一种快速响应铠装热电阻温度传感器的封装方法，包括以下步骤：

步骤一：把热敏电阻2用导热胶黏贴于银护套1的内端面上；

步骤二：用激光焊机把导线4焊接在热敏电阻2的焊点上，并把导线拉直；

步骤三：把导线4从护套5的内孔穿过，并把银护套1与外壳5装配在一体；

步骤四：把外壳5较大的一端用四爪卡盘装夹于车床上，另一端用平顶尖顶住银护套1；

步骤五：用冷焊机对银护套1和外壳5进行焊接；

步骤六：启动车床带动银护套1和外壳5一起旋转，对银护套1和外壳5进行焊接；

步骤七：把纳米氮化铝与丙酮按1:1比例进行混合后加注到大号的注射器内部；

步骤八：剪去输液针头的针尖一端软管，在针栓一端保留合适的软管长度，并把针栓安装到注射器上；

步骤九：使焊接后的的银护套1和外壳5以及热敏电阻2和导线4组合件垂直放置，孔口向上，把注射器前端针头的软管插入到外壳5的孔内直至件的底部与热敏电阻2有4～10mm的距离；

步骤十：用手推动注射器的活塞，观察注射器上的的刻度变化量，当加注到内部的纳米氮化铝与丙酮的混合物达到预先计算的值时停止加注，并取出注射器；

步骤十一：继续保持孔口向上，把加注完纳米氮化铝与丙酮混合物的组件静置或放到温度较高通风良好的环境使丙酮挥发干净；

步骤十二：把导线4从第一工装9的两个孔10中穿过，并把第一工装9向下推入外壳5的孔内；

步骤十三：把放有第一工装9的组合件放置到第二工装11内，通过旋转第二工装11上的的压紧螺钉12使纳米氮化铝3压紧，然后取出第一工装9；

步骤十四：保持组合件继续向上，给外壳5的孔内的纳米氮化铝3上端涂高温密封胶6，厚度3～5mm，保持孔口向上位置不变直至高温密封胶完全固化；

步骤十五：把导线4与接插件7上的插针焊接在一起；

步骤十六：用传感器螺钉8把接插件7固定在外壳5上。

注意操作步骤七、八、九、十、十一时一定要远离火源。