专利名称：一种电阻、电压的温度测量与超温报警线缆及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种温度传感器，特别涉及一种电阻、电压双参数随温度变化的温度测量与超温报警线缆及其制备方法。
背景技术：
线缆式温度传感器作为广域温度测量与过温报警，具有其它温度传感器无法比拟的优点，目前已广泛用于各行各业温度异常的探测与报警，如电缆桥架、气化炉、储油罐、以耐火材料为衬里的锅炉、机车动力舱等。早期的线缆式温度传感器都是单参数的，即传感器只有一个电参数随温度变化，通过测量这个电参数的值达到温度测量与过温报警的目标。在某些恶劣环境中，单参数的线缆式温度传感器容易受环境影响出现误测误报现象。针对这些问题，本专利的解决方案是电缆输出两个电参数——电阻和电压，两个电参数均随温度变化，通过同时测量两个电参数，可以大大提高测量与过温报警的可靠性，目前国内还未曾见到此类温度测量与过温报警线缆的相关报道。
发明内容
本发明的目的就是针对单参数线缆式温度传感器容易受环境影响出现误测误报的不足，提供一种不仅可以实时测量其沿线上存在的最高温度，对局部超温实施报警，也可以测量沿线的平均温度，了解沿线总体温度状况的电阻、电压双参数随温度变化的温度测量与超温报警线缆及其制备方法。为实现上述目的，本发明采用如下技术方案
一种基于电阻、电压的温度测量与超温报警线缆，包括护套层、热敏材料、芯线、简易帽，在护套层内填充有热敏材料，简易帽连接在护套层的左右两端，简易帽内充满密封胶，芯线与补偿电缆连接，其特征在于所述芯线为两条，分别作为线缆的正极和负极，芯线的正极与补偿电缆的正极连接，芯线的负极与补偿电缆的负极连接，在两条并行或双绞的两条芯线之间，以及芯线与护套层之间均填充有热敏材料。两芯线间填充有粉体状热敏材料，热敏材料将两芯线及芯线与护套层相互隔开；粉状热敏材料是压实的，并与芯线紧密接触；热敏材料为电阻率具有明显热敏特性的单一金属氧化物或易变价的过渡族金属的氧化物，或用这些氧化物按特定的配比经烧结而成的复合型金属氧化物；所有部分的直径或密度或厚度均匀。本发明线缆的信号可以从线缆的一端引出，也可以同时从线缆的两端引出而成为冗余引出端，使用冗余引出端时，将两端的正极与正极短接作为线缆的正极，负极与负极短接作为线缆的负极。使用冗余引出端时，当线缆的中间机械断开且断口没有受到污染时，线缆仍可正常工作，信号引出线为与芯线同材质的金属线。当基于电阻、电压双参数随温度变化的温度测量与超温报警线缆沿线上某一点A(也可以是同温度的多点或一段)的温度T1超过线缆其余部分的温度时，该点的芯线间电阻会降低，从而在A点形成一个“临时”热端，“临时”热端起着和普通单接点热电偶的热端相、同的作用，此时线缆的两热电极之间产生一个和温度T1相对应的热电动势；如果线缆上第二个点B出现更高的温度T2 (T2 > T1),该点的芯线间电阻会降的比A点更低，则B点两热电极之间形成更为有效的电连接，一个新的“临时”热端在B点产生了，同时热电极之间又输出一个和温度T2相对应的热电动势；线缆输出的热电动势总是和电缆线上存在的最高温度相对应；通过测量线缆的热电动势，可知道线缆上的最高温度，当最高温度超温时报警；通过测量两 热电极之间的电阻值，根据电阻值与温度的对应关系，可以得到沿线缆的平均温度。本发明输出信号取两极间的热电动势，即电压信号，它的大小与沿线上的最高温度相对应；输出信号取两极间的电阻信号，它的大小与沿线上的平均温度相对应；通过改变热敏材料的成分与配比以及选择不同型号的热电极，可以得到不同温度特性的温度测量与超温报警线缆。优选的，所述的芯线为标准热电偶丝中K型、N型、E型中的一种。芯线是标准热电偶丝，如标准热电偶中的K型、N型、E型等，本发明优先选用K型偶丝，即正极为镍铬合金，负极为镍硅合金或镍铝合金；护套层为耐热耐蚀不锈钢材料，优先选用Inconel 600高温合金。K型标准热电偶丝，即正极为镍铬合金，负极为镍硅或镍铝合金的热电偶丝#型标准热电偶丝，即正极为镍铬硅合金，负极为镍硅合金的热电偶丝；E型标准热电偶丝，即正极为镍铬合金，负极为铜镍合金的热电偶丝。优选的，所述的芯线的直径为00. 3mm Ol. Omm。优选的，所述的热敏材料为过渡族金属氧化物。进一步优选的，所述的过渡族金属氧化物热敏材料为氧化锰、氧化镍、氧化铁、氧化钴、氧化铜、氧化锌中的一种或多种；可以是氧化锰、氧化镍、氧化铁、氧化钴、氧化铜、氧化锌的复合氧化物，如锰钴镍复合氧化物、钴锰镍铁铜复合氧化物等。优选的，所述的密封胶为环氧树脂型密封胶，如E7型环氧树脂。上述基于电阻、电压的温度测量与超温报警线缆的制备方法，其特征在于包括以下步骤
a)、称取过渡族金属氧化物
称取过渡族金属氧化物，混合均匀后进行干燥，干燥后进行烧结，烧结后磨碎，将磨碎的过渡族金属氧化物过270 325目的筛网制成热敏材料；
b)、制备热敏材料双孔圆形棒
将热敏材料通过挤压挤制成双孔圆形棒；
c)、组装
将芯线的正、负极分别穿入双孔圆形棒热敏材料的两孔中，再将双孔圆形热敏材料穿入护套层，将护套层、芯线和热敏材料组装在一起；
d)、拉拔
将组装在一起的护套层、芯线和热敏材料通过拉拔机冷拔加工拉制成直径为2 3毫米的丝材；
e)、截丝
将丝材截成3 40米的长度；f)、制作连接件
将截好长度的丝材两端芯线剥出，分别与补偿导线的正负极通过氩弧焊连接，将简易帽内填满密封胶，再将填满密封胶的简易帽套在丝材两端，通过冷挤压使简易帽与护套层密闭连接，即得电阻、电压的温度测量与超温报警线缆。
本发明一种电阻、电压双参数随温度变化的温度测量与超温报警线缆及其制备方法的有益效果是，输出信号取两极间的热电动势，即电压信号，它的大小与沿线上的最高温度相对应；输出信号取两极间的电阻信号，它的大小与沿线上的平均温度相对应；通过改变热敏材料的成分与配比以及选择不同型号的热电极，可以得到不同温度特性的温度测量与超温报警。
图I是本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。实施例I
参见图1，一种基于电阻、电压的温度测量与超温报警线缆，包括护套层I、热敏材料2、芯线3、简易帽4，在护套层I内填充有热敏材料2，简易帽4连接在护套层I的左右两端，简易帽4内充满密封胶5，芯线3与补偿电缆6连接，所述芯线3为两条，分别作为线缆的正极和负极，芯线3的正极与补偿电缆6的正极连接，芯线3的负极与补偿电缆6的负极连接，在两条并行或双绞的两条芯线3之间，以及芯线3与护套层I之间均填充有热敏材料2。护套层I采用Φ IOX I的InConel600 (镍-铬-铁基固溶强化合金)；
所述的芯线3为标准热电偶丝中K型。所述的芯线3的直径为Φ0. 3mm。所述的热敏材料2为过渡族金属氧化物氧化锰。所述的密封胶5为南京中贝电子有限公司生产的ZB3218环氧型灌封胶；ZB3311柔性环氧型灌封胶。上述基于电阻、电压的温度测量与超温报警线缆的制备方法，其特征在于包括以下步骤
a)、称取过渡族金属氧化物
称取过渡族金属氧化物氧化锰，混合均匀后进行干燥，干燥后进行烧结，烧结后磨碎，将磨碎的过渡族金属氧化物过270的筛网制成热敏材料2 ；
b)、制备热敏材料双孔圆形棒
将热敏材料2氧化锰通过挤压挤制成双孔圆形棒；
c)、组装
将芯线3的正、负极分别穿入氧化锰双孔圆形棒热敏材料2的两孔中，再将氧化锰双孔圆形热敏材料2穿入护套层1，将护套层I、芯线3和氧化锰热敏材料2组装在一起；
d)、将组装在一起的护套层I、芯线3和氧化锰热敏材料2通过拉拔机冷拔加工拉制成直径为2 3毫米的丝材；
e)、截丝
将丝材截成3米的长度；
f)、制作连接件将截好长度的丝材两端芯线剥出，分别与补偿导线的正负极通过氩弧焊连接，将简易帽4内填满密封胶5，再将填满密封胶5的简易帽4套在丝材两端，通过冷挤压使简易帽4与护套层I密闭连接，即得电阻、电压的温度测量与超温报警线缆。实施例2
参见图1，一种基于电阻、电压的温度测量与超温报警线缆，包括护套层I、热敏材料2、芯线3、简易帽4，在护套层I内填充有热敏材料2，简易帽4连接在护套层I的左右两端，简易帽4内充满密封胶5，芯线3与补偿电缆6连接，其特征在于所述芯线3为两条，分别作为线缆的正极和负极，芯线3的正极与补偿电缆6的正极连接，芯线3的负极与补偿电缆6的负极连接，在两条并行或双绞的两条芯线3之间，以及芯线3与护套层I之间均填充有热敏材料2。护套层I采用Φ IOX I的InConel600 (镍-铬-铁基固溶强化合金)；
所述的芯线3为标准热电偶丝中E型。所述的芯线3的直径为Φ0. 8mm。所述的热敏材料2为过渡族金属氧化物氧化铁、气化钴和氧化镍的复合氧化物。所述的密封胶5为E7型环氧树脂。上�：铣墒髦芯克腅-7型环氧树脂。
上述基于电阻、电压的温度测量与超温报警线缆的制备方法，其特征在于包括以下步
骤
a)、称取过渡族金属氧化物
称取过渡族金属氧化物，比例为氧化铁气化钴氧化镍=4 1 :4，混合均匀后进行干燥，干燥后烧结成铁钴镍复合氧化物，烧结后磨碎，将磨碎的复合氧化物过300的筛网制成热敏材料2 ；
b)、制备热敏材料双孔圆形棒
将热敏材料2通过挤压挤制成双孔圆形棒；
c)、组装
将芯线3的正、负极分别穿入双孔圆形棒热敏材料2的两孔中，再将双孔圆形热敏材料2穿入护套层I，将护套层I、芯线3和热敏材料2组装在一起；
d)、将组装在一起的护套层I、芯线3和热敏材料2通过拉拔机冷拔加工拉制成直径为2 3毫米的丝材；
e)、截丝
将丝材截成20米的长度；
f)、制作连接件
将截好长度的丝材两端芯线剥出，分别与补偿导线的正负极通过氩弧焊连接，将简易帽4内填满密封胶5，再将填满密封胶5的简易帽4套在丝材两端，通过冷挤压使简易帽4 与护套层I密闭连接，即得电阻、电压的温度测量与超温报警线缆。实施例3
参见图1，一种基于电阻、电压的温度测量与超温报警线缆，包括护套层I、热敏材料2、芯线3、简易帽4，在护套层I内填充有热敏材料2，简易帽4连接在护套层I的左右两端，简易帽4内充满密封胶5，芯线3与补偿电缆6连接，其特征在于所述芯线3为两条，分别作为线缆的正极和负极，芯线3的正极与补偿电缆6的正极连接，芯线3的负极与补偿电缆6的负极连接，在两条并行或双绞的两条芯线3之间，以及芯线3与护套层I之间均填充有热敏材料2。护套层I采用O IOX I的InConel600 (镍-铬-铁基固溶强化合金)；
所述的芯线3为标准热电偶丝中N型。所述的芯线3的直径为O I. 0mm。所述的热敏材料2为过渡族金属氧化物氧化锰、氧化镍和氧化铁的复合氧化物。所述的密封胶5为E7型环氧树脂。南京中贝电子有限公司生产的ZB3210阻燃环氧型灌封胶； 上述基于电阻、电压的温度测量与超温报警线缆的制备方法，其特征在于包括以下步
骤
a)、称取过渡族金属氧化物
称取过渡族金属氧化物，比例为氧化锰氧化镍氧化铁=7 2 :1，混合均匀后进行干燥，干燥后烧结成锰镍铁复合氧化物，烧结后磨碎，将磨碎的复合氧化物过325目的筛网制成热敏材料2 ；
b)、制备热敏材料双孔圆形棒
将热敏材料2通过挤压挤制成双孔圆形棒；
c)、组装
将芯线3的正、负极分别穿入双孔圆形棒热敏材料2的两孔中，再将双孔圆形热敏材料2穿入护套层I，将护套层I、芯线3和热敏材料2组装在一起；
d)、将组装在一起的护套层I、芯线3和热敏材料2通过拉拔机冷拔加工拉制成直径为2 3毫米的丝材；
e)、截丝
将丝材截成40米的长度；
f)、制作连接件
将截好长度的丝材两端芯线剥出，分别与补偿导线的正负极通过氩弧焊连接，将简易帽4内填满密封胶5，再将填满密封胶5的简易帽4套在丝材两端，通过冷挤压使简易帽4与护套层I密闭连接，即得电阻、电压的温度测量与超温报警线缆。实施例4
其他同实施例I，只是将敏材料2替换为氧化锰氧化镍氧化铁氧化钴氧化铜=2
I1 2 1的混合物。实施例5
其他同实施例1，只是将敏材料2替换为氧化锰、氧化镍、氧化铁、氧化钴、氧化铜、氧化锌=I 2 1 2 2 :0. 5的混合物。以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点；本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内；本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
权利要求
1.一种基于电阻、电压的温度测量与超温报警线缆，包括护套层(I)、热敏材料(2)、芯线(3)、简易帽(4)，在护套层(I)内填充有热敏材料(2)，简易帽(4)连接在护套层(I)的左右两端，简易帽(4)内充满密封胶(5)，芯线(3)与补偿电缆(6)连接，其特征在于所述芯线(3)为两条，分别作为线缆的正极和负极，芯线(3)的正极与补偿电缆(6)的正极连接，芯线(3)的负极与补偿电缆(6)的负极连接，在两条并行或双绞的两条芯线(3)之间，以及芯线(3)与护套层(I)之间均填充有热敏材料(2)。
2.根据权利要求I所述的基于电阻、电压的温度测量与超温报警线缆，其特征在于所述的芯线(3)为标准热电偶丝中K型、N型、E型中的一种。
3.根据权利要求2所述的基于电阻、电压的温度测量与超温报警线缆，其特征在于所述的芯线(3)的直径为￠0. 3mm ①I. 0_。
4.根据权利要求I所述的基于电阻、电压的温度测量与超温报警线缆，其特征在于所述的热敏材料(2)为过渡族金属氧化物。
5.根据权利要求4所述的基于电阻、电压的温度测量与超温报警线缆，其特征在于所述的过渡族金属氧化物热敏材料(2)为氧化锰、氧化镍、氧化铁、氧化钴、氧化铜、氧化锌中的一种或多种。
6.根据权利要求I所述的基于电阻、电压的温度测量与超温报警线缆，其特征在于所述的密封胶(5)为环氧树脂型密封胶。
7.权利要求I所述基于电阻、电压的温度测量与超温报警线缆的制备方法，其特征在于包括以下步骤 a)、称取过渡族金属氧化物 称取过渡族金属氧化物，混合均匀后进行干燥，干燥后进行烧结，烧结后磨碎，将磨碎的过渡族金属氧化物过270 325目的筛网制成热敏材料(2); b)、制备热敏材料双孔圆形棒 将热敏材料(2)通过挤压挤制成双孔圆形棒； c)、组装 将芯线(3)的正、负极分别穿入双孔圆形棒热敏材料(2)的两孔中，再将双孔圆形热敏材料(2 )穿入护套层(I)，将护套层(I)、芯线(3 )和热敏材料(2 )组装在一起； d)、将组装在一起的护套层(I)、芯线(3)和热敏材料(2)通过拉拔机冷拔加工拉制成直径为2 3毫米的丝材； e)、截丝 将丝材截成3 40米的长度； f)、制作连接件 将截好长度的丝材两端芯线剥出，分别与补偿导线的正负极通过氩弧焊连接，将简易帽(4 )内填满密封胶(5 )，再将填满密封胶(5 )的简易帽(4 )套在丝材两端，通过冷挤压使简易帽(4)与护套层(I)密闭连接，即得电阻、电压的温度测量与超温报警线缆。
全文摘要
本发明公开了一种电阻、电压温度测量与超温报警线缆及其制备方法，包括护套层、热敏材料、芯线、简易帽，在护套层内填充有热敏材料，简易帽内充满密封胶，芯线与补偿电缆连接，所述芯线为两条，芯线的正极与补偿电缆的正极连接，芯线的负极与补偿电缆的负极连接，在两条并行或双绞的两条芯线之间，以及芯线与护套层之间均填充有热敏材料。制备方法包括以下步骤a)、称取过渡族金属氧化物；b)、制备热敏材料双孔圆形棒；c)、组装；d)、拉拔；e)、截丝；f)、制作连接件。本发明输出信号取两极间的热电动势与沿线上的最高温度相对应；输出信号取两极间的电阻信号，它的大小与沿线上的平均温度相对应；通过改变热敏材料的成分与配比以及选择不同型号的热电极，可以得到不同温度特性的温度测量与超温报警。
文档编号G01K7/02GK102636279SQ201210146720
公开日2012年8月15日 申请日期2012年5月14日 优先权日2012年5月14日
发明者唐光明, 张忠模, 徐丽艳, 王剑星, 罗维凡, 赵彦, 魏小明, 黄河 申请人:重庆材料研究院
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