專利名稱：熱流計測頭制作方法與產(chǎn)品及輔助工具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本專利是測量熱量〔熱流〕的轉(zhuǎn)移輸送的儀器，測頭〔產(chǎn)品〕實際是眾多的熱電偶串聯(lián)形成的熱電堆，屬于熱阻式熱流計測頭；輔助工具為夾具，用于制作過程中的繞線和電鍍。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的熱流計測頭的制作，是用金屬絲〔如康銅〕先在眾多的絕緣板條上繞線圈，然后將此金屬絲線圈〔如康銅〕的一半鍍上另一種金屬〔如銅〕，在絕緣板條的兩面形成眾多串聯(lián)的熱電偶——即串聯(lián)的熱電偶線圈。多個熱電偶線圈再焊接串聯(lián)或并聯(lián)后，平鋪粘結(jié)在兩保護面板〔平面絕緣板〕間即形成一熱流計測頭，將熱流計測頭覆蓋在傳熱面上，熱流在測頭兩面間形成溫度梯度，從而使熱電偶產(chǎn)生溫差電流和電壓，從串聯(lián)的熱電偶線圈的兩端輸出的電壓和電流信號可確定通過測頭的熱量，從而完成熱流的測量。以上簡介可參閱中國預(yù)防醫(yī)學(xué)中心和清華大學(xué)合編，計量出版社1986年版的“熱流測量與熱流計”一書，該書由王補宣先生作序，列有國內(nèi)外權(quán)威資料。至今，國內(nèi)生產(chǎn)的〔如中國預(yù)防醫(yī)學(xué)中心〕和國外進口的熱流計測頭，仍如上述?，F(xiàn)經(jīng)中國專利數(shù)據(jù)庫和美國專利數(shù)據(jù)庫96--2002用標題〔TITTLE〕熱流計和thermopile檢索，國內(nèi)沒有關(guān)于熱流計測頭的專利，現(xiàn)美國專利的熱流計測頭為保證線路一致規(guī)范，都是用半導(dǎo)體技術(shù)制成線長一致、電阻、電容、電感一致，可以保證各個測頭的一致性，成本和精度都很高。在上述的低成本的繞線式熱流計測頭方面沒有進展。
繞線式熱流計測頭由于較低的成本和適用范圍廣，長期大量的占領(lǐng)著通用熱流計測頭的市場。半導(dǎo)體熱流計測頭用在高端領(lǐng)域。
現(xiàn)繞線式熱流計測頭的基本結(jié)構(gòu)在線圈，正是線圈才使其形成串聯(lián)的熱電偶。也正是各線圈繞制的不一致性和眾多線圈的連線使得熱流面上布線不均勻，不一致，各個測頭性能差別較大，每個都需要大量的標定和補償工作。因此，規(guī)范的制作和簡練的構(gòu)造是提高繞線式熱流計測頭的質(zhì)量和降低成本的正確路線和方法；同時，也產(chǎn)生一種新型的繞線式熱流計測頭的結(jié)構(gòu)〔構(gòu)造〕。

發(fā)明內(nèi)容
新型的繞線式熱流計測頭是這樣實現(xiàn)的，制作方法如下1.用金屬絲〔如康銅〕布線，先在一平面上反復(fù)繞連續(xù)的縱向邊較長底邊短的正反相連的多個U形或V形。
2.將縱向邊畫分成N份的分段，將1，3，5，......或2，4，6，......的分段鍍上另一種金屬〔如銅〕；這樣，就形成了以一根線串聯(lián)的全部熱電偶接頭形成的熱電堆。
3.制作兩塊互補的絕緣面板——每塊是棋盤狀劃分的或其它形狀劃分，有相互間隔的如0-1數(shù)字信號波形一般高低起伏的臺階，且縱向尺度與熱電偶接頭的分段對應(yīng)。
4.將1.，2.中制成的熱電偶繞線置于3中制成的的上下兩面板間，進行粘合，使0-1起伏的面板模壓定型熱電偶繞線——即串聯(lián)的熱電偶接頭也順次的0-1高低起伏。由此使得相連的接頭一個在臺階上一個在臺階下，相對外表面形成不同的熱阻，從而在臺階上下形成溫差，使得熱電偶產(chǎn)生溫差電流和電壓，從繞線的兩端予以檢測，即可確定通過的熱流量。由上述4步形成的熱阻式熱流計測頭〔產(chǎn)品〕結(jié)構(gòu)〔構(gòu)造〕如下5.以一根金屬線繞成的縱向邊較長底邊短的正反相連的多個U形或V形，在縱向分段間隔電鍍有另一種金屬，形成串聯(lián)的熱電偶接頭——熱電堆；上下兩塊絕緣面板互補，有相互間隔的如0-1數(shù)字信號波形一般高低起伏的臺階，且臺階長度與熱電偶接頭的長度對應(yīng)；熱電堆被粘合在上下兩絕緣面板間，相連的熱電偶接頭一個在臺階上一個在臺階下。本專利與現(xiàn)有技術(shù)比有以下改進6.一根線平面布線取代了立體的多個繞線圈和連線，線路一致規(guī)范線長一致、電鍍一致、無接頭——使電阻、電容、電感一致，可以保證各個測頭的一致性，布線規(guī)范均勻，準確反映熱流平均值，減少標定和補償工作量，與半導(dǎo)體技術(shù)制成的測頭有異曲同工之妙。
7.構(gòu)造簡化，不繞線圈，規(guī)范了制作工序，生產(chǎn)效率大為提高，成本降低。


圖1由定位柱〔1〕確定了金屬絲〔如康銅〕的布線〔2〕，在一平面上反復(fù)繞連續(xù)的縱向邊較長底邊短的正反相連的多個U形或V形。
圖2繞線與電鍍輔助工具，其組成定位柱〔1〕、定位板〔3〕、電鍍間距定位桿〔4〕、滑槽板〔5〕。
圖3電鍍時的金屬線和鍍液液面。
圖4電鍍后的金屬線與鍍層〔6〕。
圖5互補的上下兩塊絕緣面板每塊是棋盤狀的，有相互間隔的如0-1數(shù)字信號波形一般高低起伏的臺階，且臺階長度與熱電偶接頭的長度對應(yīng)，有斜線的矩形下陷，無斜線的矩形上凸；反之互補。
圖6圖5的剖面示意圖。
圖7定形后測頭的的串聯(lián)熱電偶與上下兩絕緣面板的結(jié)合，圖中小圓圈表示熱電偶接頭。
在定位柱〔1〕上繞金屬絲〔2〕如圖1——即在一平面上反復(fù)繞連續(xù)的縱向邊較長底邊短的正反相連的多個U形或V形。
電鍍間距定位桿〔4〕的1、3、5或2、4、6桿在金屬絲〔2〕的下邊，間隔的2、4、6或1、3、5桿在金屬絲〔2〕的上邊向下壓，同時使一塊定位板〔3〕在滑槽板〔5〕上向內(nèi)滑動，使金屬絲〔2〕形成如圖3所示的上下折線，放入電鍍液中電鍍另一種金屬，圖3所示的直線表示電鍍液面。
電鍍后再展平金屬絲〔2〕，如圖4所示，金屬絲〔2〕上已形成鍍層〔6〕，如銅—康銅熱電偶的接頭。
制作兩塊互補的絕緣面板——每塊可是棋盤狀〔也可是其它形狀劃分如間隔的圓形〕，有相互間隔的如0-1數(shù)字信號波形一般高低起伏的臺階，且臺階縱向長度與熱電偶接頭的長度對應(yīng)方法1.模壓或注塑或蝕刻形成圖5絕緣板的棋盤狀——如0-1數(shù)字信號波形一般高低間隔起伏的臺階，其剖面如圖6所示，即有斜線的矩形與無斜線的矩形相互0-1反相。這種棋盤狀的起伏面板工藝簡單，已很通用，如裝藥片的塑料薄板。
方法2.定形模粘結(jié)棋盤狀臺階——將圖5中的有斜線的矩形或無斜線的矩形開孔〔孔的尺度可稍小〕，做模板，將與孔的尺度對應(yīng)的小矩形絕緣塊放入模板孔中定位，再與下邊的絕緣板粘結(jié)，即形成圖5中的棋盤狀臺階板。
將圖4中已電鍍的熱電偶繞線置于圖5中制成的的上下兩面板間，進行粘合，使0-1起伏的面板模壓定型熱電偶繞線——即串聯(lián)的熱電偶接頭也順次的0-1高低起伏。由此，使得相連的接頭一個在臺階上一個在臺階下，相對外表面形成不同的熱阻，從而在臺階上下形成溫差，使得熱電偶產(chǎn)生溫差電流和電壓，從繞線的兩端予以檢測，即可確定通過的熱流量。定形后的串聯(lián)熱電偶與上下兩絕緣面板的結(jié)合如圖7，圖中小圓圈表示熱電偶接頭。
權(quán)利要求
1.熱流計測頭制作方法與產(chǎn)品及輔助工具，測頭有面板和熱電堆，其制造方法特征在于1).金屬絲〔如康銅〕布線，借助繞線與電鍍輔助工具，先在一平面上反復(fù)繞連續(xù)的縱向邊較長底邊短的正反相連的多個U形或V形；2).借助繞線與電鍍輔助工具，將縱向邊畫分成N份的分段，將1，3，5，......或2，4，6，......的分段鍍上另一種金屬〔如銅〕，形成以一根線串聯(lián)的全部熱電偶接頭形成的熱電堆；3).制作兩塊互補的絕緣面板，有相互間隔的如0-1數(shù)字信號波形一般高低起伏的臺階，且縱向尺度與熱電偶接頭對應(yīng)；4).將1).，2).中制成的熱電偶繞線置于3).中制成的的上下兩面板間，進行粘合，使0-1起伏的面板模壓定型熱電偶繞線——即串聯(lián)的熱電偶接頭也順次的0-1高低起伏，使得相連的接頭一個在臺階上一個在臺階下。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱流計測頭制作方法與產(chǎn)品及輔助工具，測頭有面板和熱電堆，其繞線與電鍍輔助工具的特征在于定位柱〔1〕定位在左右兩塊定位板〔3〕上的定位孔中，使繞線定位；定位板〔3〕定位在滑槽板〔5〕上，由滑槽板〔5〕上的定位孔定位，定位板〔3〕可在滑槽板〔5〕上由定位孔滑動定位，使其在電鍍時向內(nèi)滑動；電鍍間距定位桿〔4〕等距離的間隔定位在滑槽板〔5〕上，一桿在繞線下，相鄰的另一桿在繞線上向下壓，使繞線在上下形成正反相連的U或V形，以便電鍍。
3.熱流計測頭制作方法與產(chǎn)品及輔助工具，測頭有面板和熱電堆，構(gòu)造特征在于，不繞線圈，以一根金屬線在平面上繞成縱向邊較長底邊短的正反相連的多個U形或V形，在縱向分段間隔電鍍有另一種金屬，形成串聯(lián)的熱電偶接頭——熱電堆；上下兩塊絕緣面板互補，有相互間隔的如0-1數(shù)字信號波形一般高低起伏的臺階，且臺階長度與熱電偶接頭的長度對應(yīng)；熱電堆被粘合在上下兩絕緣面板間，相連的熱電偶接頭一個在臺階上一個在臺階下。
全文摘要
熱流計測頭制作方法與產(chǎn)品及輔助工具,測頭有面板和熱電堆,其特征在于,不繞線圈,以一根金屬線在平面上繞成縱向邊較長底邊短的正反相連的多個U形或V形,在縱向分段間隔電鍍另一種金屬,形成串聯(lián)的熱電偶接頭——熱電堆;上下兩塊絕緣面板互補,有相互間隔的如0－1數(shù)字信號波形一般高低起伏的臺階,且臺階長度與熱電偶接頭的長度對應(yīng);熱電堆被粘合在上下兩絕緣面板間,相連的熱電偶接頭一個在臺階上一個在臺階下,從而在臺階上下形成溫差,使得熱電偶產(chǎn)生溫差電流和電壓,從繞線的兩端予以檢測,即可確定通過的熱流量。
文檔編號G01K7/02GK1380537SQ02119510
公開日2002年11月20日 申請日期2002年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月13日
發(fā)明者廖亞非 申請人:重慶大學(xué)