一种传感器及其制作方法与流程

本申请涉及设备在线监测领域，特别是涉及一种传感器及其制作方法。

背景技术：

1、气体绝缘开关柜(gas insulated switchgear，gis)由断路器、隔离开关、接地开关、互感器、避雷器、母线、连接件和出线终端等组成，属于运行可靠性高、维护工作量少、检修周期长的高压电气设备。gis设备内部导体接触不良时，因接触电阻变大，在负载电流流过时会产生发热现象。当发热处周围绝缘气体气流无法及时散热，容易引起绝缘老化甚至击穿，从而引发短路，形成重大事故，造成重大经济损失。

2、目前，在对gis设备内部的温度以及气流风速进行检测时，通过在gis设备内部分别设置温度传感器和风速传感器采集对应的温度信息和风速信息。由于传感器对gis设备内部的电场有一定的影响，传感器的数量越多，对gis设备的影响越大。

3、因此，如何解决上述技术问题应是本领域技术人员重点关注的。

技术实现思路

1、本申请的目的是提供一种传感器及其制作方法，以实现同时检测温度和气流风速，降低对gis设备的影响。

2、为解决上述技术问题，本申请提供一种传感器，包括：

3、温度感应部件、第一电极、第二电极、摩擦层和检测电路；

4、所述温度感应部件的第一端固定，第二端与所述摩擦层的一端固定连接，所述温度感应部件随环境温度变化发生可逆形变；

5、所述第一电极和所述第二电极相对设置，且所述第一电极和所述第二电极间留有缝隙；所述第一电极的上表面呈平面状，所述第二电极呈弧形；

6、所述摩擦层设于所述第一电极的上表面，且随所述温度感应部件的变形在所述第一电极的上表面伸展和弯曲；

7、所述检测电路分别与所述第一电极和所述第二电极电连接，用于根据所述第一电极和所述第二电极输出电流的大小确定环境温度，并根据所述电流的输出频率确定气流风速。

8、可选的，所述摩擦层为掺杂有钛酸钡的复合聚酰亚胺薄膜，且所述复合聚酰亚胺薄膜内具有强吸电子基团。

9、可选的，所述温度感应部件为双程形状记忆合金部件。

10、可选的，所述第二电极对应的圆心角范围为43°～47°。

11、可选的，还包括：

12、支撑体，所述温度感应部件的第一端固定在所述支撑体上。

13、可选的，所述检测电路包括频率检测模块、电流检测模块、整流模块、储能模块和运算显示模块；

14、其中，所述频率检测模块的第一端与所述电流检测模块的第一端连接，所述电流检测模块的第二端与所述整流模块的第一端连接，所述整流模块的第一端分别与所述储能模块的第一端、所述运算显示模块的第一端连接，所述整流模块的第二端、所述储能模块的第二端、所述运算显示模块的第二端均与所述第一电极或者均与所述第二电极电连接，所述频率检测模块的第一端与所述第二电极或者与所述第一电极电连接。

15、本申请还提供一种传感器的制作方法，包括：

16、制备摩擦层；

17、将所述摩擦层安装在相对设置的第一电极和第二电极之间；所述第一电极的上表面呈平面状，所述第二电极呈弧形；所述摩擦层设于所述第一电极的上表面；

18、将温度感应部件的第一端固定；所述温度感应部件随环境温度变化发生可逆形变；

19、将所述摩擦层的一端与所述温度感应部件的第二端固定连接；所述摩擦层随所述温度感应部件的变形在所述第一电极的上表面伸展和弯曲；

20、将检测电路分别与所述第一电极和所述第二电极电连接；所述检测电路用于根据所述第一电极和所述第二电极输出电流的大小确定环境温度，并根据所述电流的输出频率确定气流风速。

21、可选的，制备摩擦层包括：

22、将4,4-(六氟异丙烯)二邻苯二甲酸、2,2'-双(三氟甲基)-4,4'-二氨基联苯和钛酸钡在n,n-二甲基乙酰胺溶液中聚合，得到掺杂有钛酸钡的聚酰胺溶液；

23、将所述掺杂有钛酸钡的聚酰胺溶液浇注到基板上，在所述基板上形成液膜；

24、去除所述液膜中的n,n-二甲基乙酰胺溶液，形成掺杂有钛酸钡的复合聚酰亚胺薄膜；

25、将所述复合聚酰亚胺薄膜从所述基板上剥离。

26、可选的，还包括：

27、当4,4-(六氟异丙烯)二邻苯二甲酸、2,2'-双(三氟甲基)-4,4'-二氨基联苯和钛酸钡在n,n-二甲基乙酰胺溶液中聚合时，通入氮气，使聚合反应在氮气环境下进行。

28、可选的，钛酸钡在n,n-二甲基乙酰胺溶液中的浓度范围为0.5％～1.5％。

29、本申请所提供的一种传感器，包括：温度感应部件、第一电极、第二电极、摩擦层和检测电路；所述温度感应部件的第一端固定，第二端与所述摩擦层的一端固定连接，所述温度感应部件随环境温度变化发生可逆形变；所述第一电极和所述第二电极相对设置，且所述第一电极和所述第二电极间留有缝隙；所述第一电极的上表面呈平面状，所述第二电极呈弧形；所述摩擦层设于所述第一电极的上表面，且随所述温度感应部件的变形在所述第一电极的上表面伸展和弯曲；所述检测电路分别与所述第一电极和所述第二电极电连接，用于根据所述第一电极和所述第二电极输出电流的大小确定环境温度，并根据所述电流的输出频率确定气流风速。

30、可见，本申请传感器中的温度感应部件的第一端固定在支撑体上，第二端与摩擦层的一端固定连接。当环境温度变化时，温度感应部件发生可逆形变，摩擦层便随着温度感应部件的形变在第一电极上表面发生伸展和弯曲，调整摩擦层摩擦面积以及与第一电极接触面积，使得第一电极和第二电极输出电流发生变化，检测电路从而根据电流大小检测环境温度，并且，温度感应部件在高温下恢复初始形状，可以增加摩擦层摩擦面积以及与第一电极接触面积，可以减缓高温条件下传感器响应的衰减，扩大了传感器响应区间范围。

31、本申请中第二电极呈弧形，第一电极与第二电极呈不对称形式，当有气流通过第二电极时，会出现湍流，摩擦层由于湍流的驱动而出现往复振动。摩擦层的往复振动使得摩擦层与第一电极之间出现连续的触-分离运动，从而产生电信号，检测电路通过输出电流的频率来检测气流风速。所以，本申请中的传感器可以同时实现温度和气流风速的检测，可以降低对gis设备的影响，并且传感器自身即可实现供能。

32、此外，本申请还提供一种具有上述优点的制作方法。

技术特征：

1.一种传感器，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述摩擦层为掺杂有钛酸钡的复合聚酰亚胺薄膜，且所述复合聚酰亚胺薄膜内具有强吸电子基团。

3.如权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述温度感应部件为双程形状记忆合金部件。

4.如权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述第二电极对应的圆心角范围为43°～47°。

5.如权利要求1所述的传感器，其特征在于，还包括：

6.如权利要求1至5任一项所述的传感器，其特征在于，所述检测电路包括频率检测模块、电流检测模块、整流模块、储能模块和运算显示模块；

7.一种传感器的制作方法，其特征在于，包括：

8.如权利要求7所述的传感器的制作方法，其特征在于，制备摩擦层包括：

9.如权利要求8所述的传感器的制作方法，其特征在于，还包括：

10.如权利要求8或9所述的传感器的制作方法，其特征在于，钛酸钡在n,n-二甲基乙酰胺溶液中的浓度范围为0.5％～1.5％。

技术总结
本申请涉及设备在线监测领域，公开了一种传感器及其制作方法，包括：温度感应部件、第一电极、第二电极、摩擦层和检测电路；温度感应部件的第一端固定，第二端与摩擦层的一端固定连接，温度感应部件随环境温度变化发生可逆形变；第一电极和第二电极相对设置，且第一电极和第二电极间留有缝隙；第一电极的上表面呈平面状，第二电极呈弧形；摩擦层设于第一电极的上表面，且随温度感应部件的变形在第一电极的上表面伸展和弯曲；检测电路分别与第一电极和第二电极电连接，用于根据第一电极和第二电极输出电流的大小确定环境温度，根据电流的输出频率确定气流风速。本申请传感器可同时实现温度和气流风速的检测，降低对GIS设备的影响。

技术研发人员：李龙,邓保家,姚强,代靓君,张盈,杨华夏,杨勃,李柯
受保护的技术使用者：国网重庆市电力公司电力科学研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16