一种分层固化实体温度传感器的制作方法

本发明涉及温度测量技术领域，特别是涉及一种分层固化实体温度传感器。

背景技术：

随着科学技术的迅速发展，生产过程的日益自动化，将大大提高产品质量和劳动生产率，降低材料和能源的消耗，从而提高了对科学实验和生产过程中每一个参数测量精度的要求。在国民经济各部门，特别是大、中型企业的工艺流程中，温度是最重要的参数之一。据不完全统计，它平均约占热工参数测量点的60％左右。所以，温度检测的质量，往往在很大程度上直接影响者生产过程的好坏和产品质量的优劣。

传感器技术在机械工程的应用是多之甚多，由于通过传感器技术优化工程机械发动机、液压系统，工程机械制造商和供应商可以更有效地解决建筑现场的一些关键问题。操作人员的疲劳和技能、工作的安全性和准确性、对设备的磨损、停机时间、减少排放和更高燃料效率的要求等等，这些都是可以通过传感器技术来改变这些。

传感器技术在工程机械中的应用，传感器在工程机械中应用主要包括三个方面：一是发动机工况的控制；第二是液压系统的控制；第三是工程机械整体性能的控制。而工程机械在柴油发动机使用的温度传感器有以下几种类型：用于测控燃油液面和机油液面的传感器和控制温度的温度传感器。同样在液压传动系统在现代工程机械的传动中占有十分重要的地位，它不仅应用在主要的工作机构中，如挖掘机的挖掘机构传动，振动压路机的振动机构，而且在现代工程机械行走系统、转向系统以及一些伺服机构中都大量应用。在液压系统中应用的传感器主要有控制液压油温度的温度传感器；控制液压油压力的压力传感器；控制泄漏量和流量的流量传感器；控制液压油液位的液位传感器等。

工程机械工作环境是比较恶劣的，为了提高其工作的安全性和工作性能，就需要对机械整体性能进行有效控制，在这方面应用的传感器主要有控制主要的工作机构和制动系统磨损检测传感器；控制整机通过性的限位平衡传感器；用于装载机械超载的控制超载压力传感器；用于控制摊铺机铺层厚度的距离传感器；用于拌和站物料温度控制的温度传感器；另外还有工程机械驾驶室工作间的温度、湿度、光照等条件控制的温度式、湿度式、光量式传感器等。

目前，常用的各类温度传感器被应用在工程机械领域内普遍会出现抗高压、耐振动性能较差，导致使用寿命短、测温精度波动大、传感器重复性和稳定性差等缺陷，无法很好地满足工程机械领域对控制温度的高要求，以致无法保证对设备的磨损、停机时间、减少排放和更高燃料效率的要求等等。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种分层固化实体温度传感器，使得温度传感器具有高抗压和耐振动的特性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种分层固化实体温度传感器，包括热电阻体、信号转换器和热套管，所述热套管一端封闭，另一端设置有信号转换器，所述热电阻体通过导线与信号转换器相连，所述热套管分为四个腔体，第一个腔体位于热套管的封闭端，用于固化所述热电阻件；第二个腔体位于第一个腔体的上方，用于对热电阻体和信号转换器进行热隔断；第三个腔体包围第一个腔体和第二个腔体，用于固化密封第一个腔体和第二个腔体；第四个腔体位于第三个腔体的上方，且包围所述信号转换器，用于对所述信号转换器进行软密封。

所述热电阻件由热电阻感温元件和热缩套管组成，所述热缩套管收缩后将热电阻感温元件包裹其中，所述热缩套管的二端开口处均填充有密封胶。

所述第一个腔体呈圆锥体结构，所述圆锥体结构的锥部靠近热套管的封闭端，所述第一个腔体内填充有固化材料。

所述固化材料包括质量百分比为50:5:20:25的电阻率≥18mω*cm的高纯水、吸水剂、烧结三氧化二铝和特种硅酸盐水泥。

所述第二个腔体内填充有绝热材料。

所述绝热材料包括质量百分比为65:25:10的镁铝类材料、纤维类硅酸盐材料和粘结剂。

所述第三个腔体内填充有硬密封材料。

所述硬密封材料包括两层，其中底层采用环氧密封胶，复层采用速干环氧树脂

所述第四个腔体内填充有软密封胶。

所述软密封胶为耐-40-250℃、邵氏硬度50ha的耐高温软密封胶。

有益效果

由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本发明将传感器的热套管设置成四个腔体，通过对四个腔体填充不同的填充物并进行固化有效将传感器形成一个实体，达到了温度传感器高抗压、耐振动、智能输出标准信号的目的，避免了现有技术产品抗高压、耐振动性能较差，导致使用寿命短、测温精度波动大、传感器重复性和稳定性差等缺陷，提高了传感器在工程机械领域适应性强，智能化程度高，重复性和稳定性优良，使用寿命长的显著效果。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的使用示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

本发明的实施方式涉及一种分层固化实体温度传感器，如图1所示，包括热电阻体1、信号转换器7和热套管5，所述热套管5一端封闭，另一端设置有信号转换器7，所述热电阻体1通过导线与信号转换器7相连，所述热套管5分为四个腔体，第一个腔体3位于热套管的封闭端，用于固化所述热电阻件1；第二个腔体4位于第一个腔体3的上方，用于对热电阻体和信号转换器进行热隔断；第三个腔体6包围第一个腔体3和第二个腔体4，用于固化密封第一个腔体3和第二个腔体4；第四个腔体8位于第三个腔体6的上方，且包围所述信号转换器7，用于对所述信号转换器7进行软密封。

本实施方式中，热电阻感温元件2被封装在一段热缩套管中，当热缩套管处于温度250℃条件下会发生热收缩行为，将热电阻感温元件2包裹其中，然后将热缩套管的二个端口处分别填充耐温为-60～250℃的有机硅胶，固化后得到的热电阻体1具备良好的耐高低温、防水和绝缘性能。

所述第一个腔体3为固化热电阻体腔体，该腔体呈圆锥体结构(有利于水分的吸收和挥发)，所述圆锥体结构的锥部靠近热套管的封闭端，将热电阻体1置于该腔体底部，然后通过加压装置(pg＝5mpa)填充固化材料，固化材料固化后使得第一个腔体3成为无间隙的高强度圆锥固体，其中固化材料的配方为：包含电阻率≥18mω*cm的高纯水((质量百分比50％))、巴斯夫超强吸水剂(质量百分比5％)、250目烧结三氧化二铝(质量百分比20％)和特种硅酸盐水泥(质量百分比25％)，采用这种配方的固化材料相比于其他材料具有热膨胀系数小、无需加热室温快速固化、固化抗压强度高的优点。

所述第二个腔体4为热隔断腔体，该腔体内填充有绝热材料，具体为：对该腔体施以pg＝2.5mpa压力，填充绝热效果良好的镁铝类材料(质量百分比为65％)和纤维类硅酸盐材料(质量百分比为25％)及少量有机和无机粘结剂(质量百分比为10％)，经过干燥处理后，热隔断腔体将热电阻体1和信号转换器7进行热隔断，固体热隔断效果好，整体强度及闭孔率高，耐温性能良好。

第三个腔体6为硬密封腔体，该腔体内填充有硬密封材料，具体为：采取底层填充环氧密封胶(50％)，复层速干环氧树脂(50％)封装的工艺方案，前者要求收缩率≤1％，粘结力强；后者硬度高，抗压强度＞1mpa，耐水、耐化学腐蚀性能优良，经过固化后密封住第一个腔体和第二个腔体。

第四个腔体8为信号转换器软密封腔体，该腔体内填充有耐高温软密封胶，具体为：充填耐-40-250℃，邵氏硬度50ha的耐高温软密封胶，从而将信号转换器7密封，固化后具有优秀的密封性能、耐老化和不变形，进而形成密封整个金属热套管5。

本实施方式中的信号转换器7采用一块直径的微小圆片，当输入热电阻信号时，信号转换器输出符合hart协议的标准信号，达成智能温变的功能。

由此可见，本发明将传感器的热套管设置成四个腔体，通过对四个腔体填充不同的填充物并进行固化有效将传感器形成一个实体，最终达到温度传感器高抗压、耐振动、智能输出标准信号、稳定性优良、使用寿命长的功能。

由于分层固化实体温度传感器处于工程机械比较恶劣的工作环境下工作，因此热套管可采用耐高温、耐磨损的金属材料制成，温度指标为≥250℃。为了确保检测工程机械温度的功效，分层固化实体温度传感器的安装螺纹应与工程机械设备的安装螺纹具有良好的匹配度，可以采用螺纹精度匹配和螺纹胶的方法，以此提高抗振动效果。

在使用上述的分层固化实体温度传感器采集工程机械设备温度方法时，先将分层固化实体温度传感器的螺纹密封面上添加一个适配的金属缠绕垫片，然后将分层固化实体温度传感器与设备被安装面呈90°拧入，并用扳手予以固紧，如图2所示，当设备启动工作时，分层固化实体温度传感器能够精准测量输出智能标准信号参数，通过温控装置达到控制设备安全工作温度的功效。

通过实验测得，当采用本实施方式中的分层固化实体温度传感器进行实验时，其温度输出效果相比目前现有技术不仅智能化程度高，而且达到了温度传感器高抗压、耐振动、智能输出标准信号的效果，经过试验比对，分层固化实体温度传感器相比现有技术温度传感器产品的使用寿命增加8倍以上，彻底改变了以往温度传感器产品使用寿命短的状况。