高精度测温探头及高精度测温仪的制作方法

本发明涉及测温仪领域，具体涉及一种高精度测温探头及高精度测温仪。

背景技术：

目前行业中所采用的热电偶和ntc热敏电阻测试仪存在以下几个问题：测温精度差，精度差主要体现在三个方面：一方面是探头形状问题，行业中目前大部分测温仪都是只测试相对的空间温度或者某种液体内部的温度等，所以他们选用的探头头部形状大部分都是圆顶形结构，而针对平面温度测试的话，他们圆顶形的头部结构就无法和平面发热源完全接触，进而导致测温温度不准；第二方面是芯片本身测温精度问题，行业上目前测温仪都是选用热电偶和ntc热敏电阻的芯片测温，热电偶的精度一般都是在±1.5℃以上，而ntc是非线性的芯片参数，进而导致在极低温和极高温的情况下，测试温度误差值比较大。第三方面是信号调理模块方面，之前的测温转换模块都比较简单，缺少相应的硬件和软件的温度补偿机制，也缺少针对于便携式的测温模块电源管理模块，同时针对系统的故障检测机制也不完善；反应速度慢。反应速度慢也表现在两个方面：一方面同样是温度探头头部形状的问题，行业大部分测温探头都是采用弧形探头，在测试表面为平面的发热源时，他们的接触面积太小，所以反应速度比较慢。另一方面是内部芯片结构导致反应速度偏慢，热电偶和ntc热敏电阻在热反应上本身速度偏慢；稳定性较差，ntc热敏电阻是用氧化锌等合成材料烧结而成的，他们在后续工作中经过外界温度变化的影响，会导致芯片自身参数的漂移，进而引起参数的不稳定。

技术实现要素：

本发明提出一种高精度测温探头及高精度测温仪，旨在解决测温精度较差，在测温过程中热量散失的问题。

本发明提出一种高精度测温探头，包括金属壳体，测温芯片、隔热层和导线；金属壳体的底部设有凹槽，凹槽底部靠近金属壳体的顶部；测温芯片设于凹槽内，且与凹槽底部贴靠；测温芯片与导线连接；外壳包裹在所述导线外侧；所述外壳的一端与所述金属壳体的底部之间有间隙，且所述外壳的一端与所述金属壳体的底端通过所述隔热层连接。

进一步地，金属壳体的顶部为平面。

进一步地，高精度测温探头还包括导热材料，导热材料包裹测温芯片外部，导热材料设于凹槽内且与凹槽底部接触。

进一步地，导热材料包括导热硅脂。

进一步地，隔热层包裹在外壳的一端和金属壳体的外部，且金属壳体的顶部外露于隔热层外。

进一步地，外壳为耐高温材料。

进一步地，隔热层为绝缘材料。

进一步地，测温芯片包括铂电阻。

进一步地，导线包括三线制导线，三线制导线中的一条作为温度补偿。

本发明还提出一种高精度测温仪，设有上述高精度测温探头。

本发明有益效果：高精度测温探头为平面设计，可以测试各种平面型的发热源，可以使高精度测温探头与发热源完全接触，测温效果更好；同时在高精度测温探头增加了隔热层，这样能促进高精度测温探头的反应时间和增加测温精度；使用三线制导线、高精度的铂电阻测温芯片，使得高精度测温探头在测温精度上超越传统的很多。

附图说明

图1本发明高精度测温探头一实施例的结构示意图；

图2本发明高精度测温探头另一实施例的结构示意图；

图3本发明高精度测温仪一实施例的结构示意图；

图4本发明高精度测温仪一实施例的功能模块图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

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。

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

参照图1，提出本发明高精度测温探头6一实施例，包括金属壳体1、测温芯片2、隔热层3和导线；金属壳体1的底部设有凹槽，凹槽底部靠近金属壳体1的顶部；测温芯片2设于凹槽内，且与凹槽底部接触；测温芯片2与凹槽底部接触的对立侧与导线连接；外壳5包裹在导线外侧；外壳5的一端与金属壳体1的底部之间有间隙8，且外壳5的一端与金属壳体1的底端通过隔热层3连接。在测量温度时，温度会向外部扩散导致热量散失，并且部分热量会沿着外壳5扩散，在金属壳体1与外壳5的一端设有间隙8可以防止热量沿着外壳5扩散，使得温度主要集中于金属壳体1的顶部，进而传入测温芯片2，减少热量的散失，并且可以提高测量精度。

金属壳体1的顶部为平面，而现有测温仪的测温探头6多为弧形面，在测量温度时，测温探头6与发热源接触面积较小，测量速度较慢并且由于热量的散失导致测量精度不准确，与现有测温探头6相比本发明高精度测温探头6的金属壳体1的顶部可以完全和发热源接触，能更快更准的测量到发热源的温度。

参照图2，提出本发明高精度测温探头6另一实施例，高精度测温探头6还包括导热材料4，导热材料4包裹测温芯片2外部，导热材料4设于凹槽内且与凹槽底部接触。在本实施例中，测量温度时，金属壳体1的顶部与发热源接触，温度通过金属壳体1的顶部传到凹槽的底部再传到测温芯片2，进而采集到所需测量的温度，但在测量温度的过程中，若测温芯片2与金属壳体1底部的凹槽存在空隙，则会使部分温度没有传到测温芯片2，并且无法实时的测量到温度，导致测量的精度不准确，因此用导热材料4包裹测温芯片2外部，然后将导热材料4填充满凹槽，与凹槽之间没有空隙，金属壳体1的顶部测量到温度时可以实时传送到测温芯片2，并且减少热量的散失，提高了测量的速度及测量精度。

在本实施例中，导热材料4为导热硅脂，其导热性能良好，可以使测温芯片2实时的测量到温度，并且可以减少热量的散失。在另一些实施例中，导热材料4可选用导热硅胶片、导热矽胶布、导热胶带等。

隔热层3包裹在外壳5的一端和金属壳体1的外部，且金属壳体1的顶部外露于隔热层3外，通过隔热层3可以将外壳5和金属壳体1连接在一起，并且外壳5和金属壳体1之间存在间隙8，间隙8的范围的1-2mm之间，可以防止在测温过程中，金属壳体1的温度会沿着外壳5扩散，如此金属壳体1与外壳5之间存在间隙8可以有效防止金属壳体1的温度扩散到外壳5上导致热量的散失，并且也可以防止金属壳体的温度向外界扩散，进而使得高精度测温探头6测量温度的精度更高更准确。在另一些实施例中，隔热层3设于外壳5的一端和金属壳体1之间，且隔热层分别与外壳5的一端和金属壳体1连接。在本实施例中，外壳5用于保护导线，防止导线磨损出现漏电的现象，且外壳5为耐高温材料，例如陶瓷材料、环氧板等，可以防止在测温过程中，温度沿着金属壳体1往上扩散，进而使得外壳5内部温度升高，导线也会受热，温度上升会使导线在接头处氧化，电阻发热增加，如此反复会导致接头处烧断，同时温度升高会使导线弛度增大，造成交叉跨越距离不够而放电。因此外壳5为耐高温材料可以避免产生以上现象，提高安全性，并且测温过程便于操作，可以抵顶金属壳体1进行测温，防止金属壳体1移动。

隔热层3为绝缘材料，在本实施例中，隔热层3的主要材质是铁氟龙塑胶，在测温过程中，金属壳体1的顶部与发热源接触，温度会沿着金属壳体1向外壳的方向扩散，导致热量的散失，而在在金属壳体1的侧面设隔热层3可以在测温时，金属壳体1的顶部与发热源接触，并且温度聚集在金属壳体1的顶部，减少热量的散失，使得测量的精度更准确，并且可以避免外壳5内部的导线温度过高而降低测量的精度。

在本实施例中，测温芯片2为铂电阻，铂电阻的测温精度较高，最高准确度可达万分之一摄氏度，在-273.34～630.74℃范围内，它是复现国际实用温标的基准温度计。不但能提升高精度测温探头6的反应时间和速度，更能增加高精度测温探头6的稳定性能。在另一些实施例中，测温芯片2为热电偶，热电偶由两种不同材料的金属丝组成。两种金属丝的一端焊接在一起，形成工作端，置于被测温度处；另一端称为自由端，与测量仪表相连，形成一个封闭回路。当工作端与自由端的温度不同时，回路中就会出现热电动势(见温差电现象)。当自由端温度固定时(如0℃)，热电偶产生的电动势就由工作端的温度决定。热电偶的种类有数十种之多。有的热电偶能测高达3000℃的高温，有的热电偶能测量接近绝对零度的低温。

导线包括三线制导线，所述三线制中的一条作为温度补偿，消除导线电阻的影响，三线制导线测量出来的温度数据具有更加精确地特点。三线制：要求引出的三根导线截面积和长度均相同，测量铂电阻的电路一般是不平衡电桥，铂电阻作为电桥的一个桥臂电阻，将导线一根接到电桥的电源端，其余两根分别接到铂电阻所在的桥臂及与其相邻的桥臂上，当桥路平衡时，导线电阻的变化对测量结果没有任何影响，这样就消除了导线线路电阻带来的测量误差，但是必须为全等臂电桥，否则不可能完全消除导线电阻的影响。采用三线制会大大减小导线电阻带来的附加误差，工业上一般都采用三线制接法。在另一些实施例中，可采用四线制导线，测量数据更准确，但是使用三线接制法做出来的高精度测温探头6可以使用在测量范围窄或者导线长的环境中，而且就算是导线长，也不会出现测量的温度值因为导线长数值发生变化的特点，所以优选的采用三线制导线。

参照图3和图4，本发明还提出一种高精度测温仪，设有上述高精度测温探头6，高精度测温仪还包括测温主体7，测温主体7包括转换模块11、主控模块12、显示模块13和线路板；转换模块11、主控模块12和显示模块13与线路板电连接；导线与测温芯片2连接的对立端与转换模块11连接；测温芯片2的信号输出端与转换模块11的信号输入端连接，转换模块11的信号输出端与主控模块12的信号输入端连接，主控模块12的信号输出端与显示模块13的信号输入端连接。高精度测温探头6测量的温度的模拟信号传送到转换模块11，经过转换模块11将高精度测温探头6测量的温度的模拟信号转换为数字信号，然后转换模块11将数字信号传输到主控模块12，主控模块12将数字信号进行软件温度补偿算法对数字信号进行处理，最后在显示模块13上显示出测量的温度。可以直观的看到被测物体的温度，并且经过软件温度补偿算法对测量过程中散失的温度进行补偿，使得测量的温度更加精确。

高精度测温仪还设有按键模块14，按键模块14与主控模块12电连接，通过按键模块14可以实现一键开关机、背光照明、温度数据存储和历史数据查询等功能，一键开关机可以节省高精度测温仪的电量，在使用时打开，无需使用时关闭即可，并且设有背光照明可以便于夜间操作，可以清楚的在显示模块13上看到被测物体的温度，温度数据储存功能是对测量物体的温度的数据进行储存，便于在后续记录过程中通过历史数据查询功能对需要使用记录的数据进行查询；并且可以人工设置温度报警阈值的上限值和下限值，当温度超过相应的阈值范围，实现报警；通过按键模块14也可实现摄氏度和华氏度的切换。在本实施例中，高精度测温仪还设有电源模块15，为高精度测温仪提供持续稳定的电源，保证高精度测温仪的正常工作，可以通过有线的方式对电源模块15进行充电，例如通过usb接口外接电源，也可以通过无线方式充电。

本发明的有益效果：高精度测温探头为平面设计，可以测试各种平面型的发热源，可以使高精度测温探头与发热源完全接触，测温效果更好；同时在高精度测温探头增加了绝缘层，这样能促进高精度测温探头的反应时间和增加测温精度；使用三线制导线、高精度的铂电阻测温芯片，使得高精度测温探头在测温精度上超越传统的很多。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。