热传感器的制造方法
【技术领域】
[0001]本公开涉及热传感器，更具体地说，涉及飞机和车辆中的连续热/过热感测。
【背景技术】
[0002]飞机部件(例如，来自引擎的用于客舱环境控制的热空气管道)的热感测可利用设置在飞机部件中的热量感测元件来监测部件的过热。当前管道泄漏过热检测系统(DL0DS)使用由粒状多孔陶瓷或玻璃层分开的含镍内芯电极和镍铬铁合金(Inconel) 625外护套电极。这种粒状支撑层填充有盐，并且当在低于阈值温度暴露电极时充当电极之间的电气屏障。盐混合物在阈值温度下熔融并引起内电极与外电极之间的电气连接，以使得盐混合物成为热量感测部件。
[0003]这类常规方法和系统通常被视为可以满意地达到其预期目的。然而，在本技术领域中仍需要改进的热传感器。对于具有聚合物复合部件的飞机来说，热感测需要以较快且准确响应的方式在较低温度下做出反应。本公开提供针对这种需要的解决方案。
【发明内容】
[0004]在本公开的至少一个方面中，用于飞机的热传感器包括外电极、内电极、设置在所述外电极与所述内电极之间的支撑层。所述支撑层含有状态变化材料，其中所述状态变化材料被配置成在非导电状态与在阈值温度下的导电状态之间转变，以便电气地连接所述外电极和所述内电极。所述支撑层可为独立实体或电极的一部分。例如，两个电极可包括不锈钢、铝和/或其它导电材料。所述支撑层可为一个电极的至少一个内表面上的阳极化层。
[0005]所述状态变化材料被沉积来使得所述状态变化材料与所述阳极化电极表面和非阳极化电极表面部分接触。在一些实施方案中，当达到临界传感器温度时，所述状态变化材料由固态转化为液态并完成电气连接，从而产生传感器输出。
[0006]在一些实施方案中，所述支撑层可包括粒状陶瓷、玻璃或粒状高温聚合物。所述粒状陶瓷或聚合物的形式可作为网状结构、纤维结构或膜结构存在。合适的聚合物材料包括高温聚四氟乙烯(PTFE)，并且合适的陶瓷材料包括如氧化铝的非导电金属氧化物以及玻璃。所述高温聚合物可包括聚四氟乙烯(PTFE)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚苯砜(PPSU)或聚砜(PSU)中的至少一种。
[0007]所述状态变化材料可包括共晶盐、盐混合物、导电聚合物膜和/或任何其它合适的相变材料/状态变化材料。所述盐可包括例如硝酸盐和较少量亚硝酸盐的任何合适的化学混合物，所述硝酸盐具有锂阳离子、钠阳离子和钾阳离子，并且所述亚硝酸盐可含有包括锂、钠和钾的一种或多种阳离子。亚硝酸盐物质的所需量在从约1重量％到约15重量％的范围变化。示例性盐包括以下比率:LiN03:NaN03:KN03:NaN02。盐可包括合适的组合物，例如，CsN03、Ca(N03)2、NaCl、ZnS04、K1、SnCL2、NH4C1 和 / 或 MgCl。所述状态变化材料可夹在所述外电极与所述内电极之间，并且可通过密封剂被密封在所述外电极与所述内电极之间。所述密封剂包括全氟弹性体或任何其它合适的材料。
[0008]—种用于制造热传感器的方法包括:阳极化内电极的外表面或外电极的内表面以在表面上产生支撑层，使用熔融的状态变化材料涂布支撑层，同轴地设置所述内电极和所述外电极，并且在所述内电极和所述外电极的末端处密封所述支撑层和所述状态变化材料。
[0009]涂布可包括在熔融盐或水性盐溶液中浸涂所述支撑层，或用熔融盐填充所述内电极与所述外电极之间的空间。密封所述支撑层可包括在所述支撑层的暴露边缘上设置密封剂。
[0010]根据以下结合附图进行的详细描述，本公开的系统和方法的这些和其它特征对本领域技术人员而言将变得更加显而易见。
【附图说明】
[0011]为使本公开所属领域的技术人员将容易地理解如何在无不当实验的情况下制造和使用本公开的设备和方法，以下将参考某些附图来详细描述本公开的实施方案，其中:
图1是根据本公开的热传感器的实施方案的透视、局部截面图，其示出热传感器被电气地连接至信号处理设备；
图2是图1的热传感器的实施方案的截面图；并且图3是根据本公开的热传感器的另一实施方案的截面图。
【具体实施方式】
[0012]现在将参考附图，其中相同的参考数字标识本公开的相似结构特征或方面。为达解释和说明而非限制的目的，根据本公开的热传感器的实施方案的透视图在图1至图3中示出，并且所述热传感器总体上由参考字符100标示。本文描述的系统和方法可用于例如在飞机部件和/或系统中感测温度或指示阈值温度。
[0013]热传感器100包括外电极101、内电极103和设置在外电极101与内电极103之间的支撑层105。状态变化材料107可设置在支撑层105上和/或支撑层105内，以使得状态变化材料107被配置成在非导电状态与在阈值温度下的导电状态之间转变，以便允许高于阈值温度时外电极101与内电极103之间的导电。
[0014]如图所示，外电极101和内电极103中的一个或两个可以是圆柱形电极，并且也可以是同轴电极。预期内电极103和外电极101可制造成任何其它合适的形状。外电极101和内电极103也可由铝或任何其它合适的材料制成。
[0015]如图所示，支撑层105可为形成在外电极101和内电极103中的一个或两个上的阳极化层(如，阳极化铝层A1203)或任何其它合适的氧化层。阳极化层可形成在内电极103的外表面上(例如，如图1和图2所示)，或者形成在外电极101的内表面上(例如，如图3所示)，或两者皆有。
[0016]在这样的实施方案中，阳极化层特性可被选择来在将能力施加至传感器100时实现传感器的所需阻抗和/或电阻。例如，形态、厚度、孔隙率或其它性质可被改性来改变传感器100的电气和物理特性。在一些实施方案中，支撑层105的厚度是约25微米(大约0.001 英寸)。
[0017]在一些实施方案中，支撑层105可包括粒状陶瓷、玻璃或粒状高温聚合物。粒状陶瓷或聚合物的形式可作为网状结构、纤维结构或膜结构存在。合适的聚合物材料包括高温聚四氟乙烯(PTFE)，并且合适的陶瓷材料包括如氧化铝的非导电金属氧化物以及玻璃。在其它实施方案中，支撑层105可包括任何其它合适的多孔材料。
[0018]状态变化材料107可被沉积使得状态变化材料107与阳极化电极表面和非阳极化电极表面部分接触。在一些实施方案中，当达到临界传感器温度时，状态变化材料107由固态转化为液态并完成电气连接，从而产生传感器输出。
[0019]状态变化材料可包括共晶盐、盐混合物、导电聚合物膜和/或任何其它合适的相变材料/状态变化材料。盐可包括例如硝酸盐和较少量亚硝酸盐的任何合适的化学混合物，所述硝酸盐具有锂阳离子、钠阳离子和钾阳离子，并且所述亚硝酸盐可含有包括锂、钠和钾的一种或多种阳离子。亚硝酸盐物质的所需量在从约1重量％到约15重量％的范围变化。
[0020]在一些实施方案中，盐混合