双余度温度敏感元件的制作方法

本发明涉及一种高分辨率、高响应的双余度温度敏感元件。

背景技术：

热电阻传感器按电阻—温度特性的不同可分为金属热电阻和半导体热电阻两大类。一般把金属热电阻称为热电阻，而把半导体热电阻称为热敏电阻。金属的电阻率会随温度的变化而变化。大多数金属在温度升高1摄氏度时，其电阻值将增加0.4%～0.6%。金属能将温度变化转换成电阻的变化，反之，可以通过金属的电阻变化来测量相应的温度。利用热电阻的这种转换原理，不但使热电阻可应用于温度测量，还可用于流量、速度、浓度和密度等参量的测量。热电阻材料及要求热电阻由热电阻丝、绝缘骨架、引出线等部件组成，其中热电阻丝是热电阻的主体，热电阻丝的材料一般应满足下列要求，电阻温度系数大，以便提高热电阻的灵敏度电阻率尽可能大，以便在相同灵敏度下减少电阻尺寸热容量要小，以便提高热电阻的响应速度在整个测量温度范围内，应具有稳定的物理和化学性能电阻与温度的关系最好接近于线性。温度传感器主要由热敏元件组成。热敏元件品种繁多，有双金属片、铜热电阻、铂热电阻、热电偶及半导体热敏电阻等。以半导体热敏电阻为探测元件的温度传感器应用广泛，这是因为在元件允许工作条件范围内，半导体热敏电阻器具有体积小、灵敏度高、精度高的特点，而且制造工艺简单、价格低廉。半导体热敏电阻的工作原理按温度特性热敏电阻可分为两类，随温度上升电阻增加的为正温度系数热敏电阻，反之为负温度系数热敏电阻。温度敏感元件是对外界温度或热辐射具有响应和转换功能的热敏元件。半导体热敏电阻表现的性能与金属导体很大差异，金属导体的电阻随温度变高而增大，而一般热敏电阻和金属导体相反。热敏电阻的阻值随着温度的升高而降低。现有技术绕制式温度敏感元件分辨力较低，一般在0℃时电阻值为100ω、且体积较大、响应较慢。随着技术的发展，急需一种高分辨力、小体积、高响应的温度敏感元件。

本发明的目的是对现有的绕制式温度敏感元件技术进一步发展和改进。灵敏度高、响应快、稳定性好。

技术实现要素：

本发明的目的是针对上述现有技术存在的不足之处，提供一种高分辨力、小体积、高响应的绕制式温度敏感元件。

本发明的目的可以通过以下措施来达到。本发明提供的一种双余度温度敏感元件，包括：绕制在金属骨架1的铂丝2和引出线4，其特征在于：至少四线并绕铂丝2绕制于包裹在金属骨架1筒体的内衬绝缘薄膜5上，通过固定在金属骨架1尾端上环布的接线片3，从引出线4同一端输出引出两组双余度信号。

本发明相比于现有技术具有如下效果。

分辨力高、体积小。本发明在所述金属骨架1上采用四线并绕的方式同时绕制两组相比于现有技术铂丝更细的铂丝2直径≤0.01mm，这种采用四线并绕的方式，在相同灵敏度下减少了电阻尺寸热容量。在相同的电阻尺寸热容量下，相比于现有技术铜热电阻、铂热电阻单丝或双丝绕制在绝缘骨架上形成的单余度温度敏感元件体积更小约为传统敏感元件体积的1/3，电阻温度系数更大，输出的电阻值更高。而且采用金属骨架绕制的金属骨架强度大，刚性好，耐腐蚀，很强的耐机械环境能力，产生的灵敏度高、精度高。

分辨力更高，响应更快。本发明采用四线并绕铂丝2通过固定在金属骨架1尾端上环布的接线片3，从引出线4同一端输出引出两组双余度信号。两组最后从金属骨架1同一端输出双余度信号，利用金属铂具有稳定的物理和化学性能，电阻温度系数大、0℃时电阻值为500ω的温度-电阻特性，将感受到的温度信号转换成电阻与温度关系接近于线性的电阻信号，提高了热电阻在整个测量温度范围内的响应速度和更大的灵敏度电阻率。

附图说明

图1是本发明双余度温度敏感元件的构造示意图。

图中：1金属骨架，2铂丝，3接线片，4引出线，5内衬绝缘薄膜，6外层绝缘薄膜，7绝缘薄膜，8高强度纤维丝。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

如图1。本发明提供的一种双余度温度敏感元件，包括：绕制在金属骨架1的铂丝2和引出线4，主要由金属骨架1、铂丝2、接线片3、引出线4、内衬绝缘薄膜5、高强度纤维丝8组成。其中，至少四线并绕铂丝2绕制于包裹在金属骨架1筒体的内衬绝缘薄膜5上，通过固定在金属骨架1尾端上环布的接线片3，从引出线4同一端输出引出两组双余度信号。为提高温度敏感元件在高低温环境下的精度，在高低温环境下，金属骨架1是由线膨胀系数与铂丝2接近的金属材料制造的中空结构，且绕制在金属骨架1上的铂丝2，两者线胀相匹配。铂丝2绕制前的直径为≤0.01mm，0℃时的电阻值为500ω。

金属骨架1外表面均匀光滑，其上涂覆有一层绝缘漆，烘干绝缘漆表面涂覆有一层粘接包覆内衬绝缘薄膜5的胶粘剂。内衬绝缘薄膜5上均布有四个引线孔。内衬绝缘薄膜5包覆在金属骨架1上。四线间隙均匀，互不搭接的两组并绕的铂丝2绕线，分别从内衬绝缘薄膜5四个引线孔中引出。绕制完成后将铂丝2的四个端头用专用的夹具进行固定。将温度敏感元件放入恒温箱或恒温槽进行初步调值，保证温度敏感元件的每组电阻信号输出值为500ω+0.5ω。因铂丝2不能与引出线4直接相连，故将铂丝2分别焊接在金属材料制成的接线片3上进行过渡。将4根引出线4分别焊接在接线片3上，引出线长度可根据实际需要调整，用高强度纤维丝进行固定。为保证接线片3与金属骨架1之间的绝缘性能，接线片3通过包裹在金属骨架1尾部上的绝缘薄膜7分隔，由均匀绕制的高强度纤维丝8固定。为保证温度敏感元件的每组铂丝2的电阻信号输出值为500ω±0.2ω，将温度敏感元件放入恒温箱或恒温槽进行精确调值。铂丝2电阻值可根据实际需要进行调整。铂丝2外表面通过一层涂覆胶粘剂将铂丝2包覆在外层绝缘薄膜6内。

金属骨架1是由线膨胀系数与铂接近且导热系数较高的金属材料制造的空心结构，该温度敏感元件安装在总温传感器腔内，外表面进行密封，保证其绝缘性能，中间空心结构引入大气。该结构使大气温度只需通过薄壁的金属绝缘骨架而直接被铂丝感受到，利用金属铂的电阻值与温度成一定函数关系的特性，输出可用的电阻信号。与传统的敏感元件相比，该温度敏感元件具有体积小，约为传统敏感元件体积的1/3、响应快等优点。

技术特征：

技术总结
本发明提供的一种双余度温度敏感元件，旨在提供一种高分辨力、小体积、高响应的绕制式温度敏感元件。本发明通过下述技术方案予以实现：至少四线并绕铂丝（2）绕制于包裹在金属骨架（1）筒体的内衬绝缘薄膜（5）上，通过固定在金属骨架（1）尾端上环布的接线片（3），从引出线（4）同一端输出引出两组双余度信号。本发明将感受到的温度信号转换成电阻与温度关系接近于线性的电阻信号，提高了热电阻在整个测量温度范围内的响应速度和更大的灵敏度电阻率。利用金属铂的电阻值与温度成一定的函数关系，可将外界温度转换成可用的电阻信号。具有体积小、高分辨力、高可靠性、高响应、很强的耐机械环境能力。

技术研发人员：禹杰;郑瑞雪;张兴达;苟许雁
受保护的技术使用者：成都凯天电子股份有限公司
技术研发日：2017.07.20
技术公布日：2019.01.29