專利名稱：用于測量物理量特別是溫度的電阻抗探測元件及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用來測量物理量，特別是溫度的電阻抗探測元件。所述探測元件包括有電極，在該電極間測量用于表示被測物理量的電阻抗。而電極間的一種活性材料的阻抗特性是被測物理量的一個函數(shù)。
而且，本發(fā)明涉及該種電阻抗探測元件的制造方法。所述探測元件用于測量物理量，特別是溫度或相對濕度。
在一些實際應用中，要求測量探測元件，特別是用于測量溫度的探測元件具有高速。尺寸小和低輻射誤差。所述要求特別嚴格，例如無線電高空測候器上的熱敏元件，在許多應用場合，也要求用于測量相對濕度的探測元件具備相應的特性。
正如在先有技術中已知的，例如無線電高空測候器上的熱敏元件，一般采用電容熱敏元件，其活性材料是一種介電性取決于溫度的陶瓷。但這種先有技術的玻璃陶瓷熱敏元件尺寸相對較大，因而它們的速度和輻射誤差需要進行某些改進。由太陽輻射而產生的輻射誤差曾是采用先有技術熱敏元件的無線電高空測候器在溫度測量中的一個最重要的問題。
除了電容性探測元件，在無線電高空測候器以及等效物上，還使用電阻性熱敏元件和溫差電偶。
在先有技術中，電容濕度探測元件中的電容絕緣材料是一種聚合物陶瓷，或一種玻璃陶瓷其介電常數(shù)是其吸收濕度的一個函數(shù)。特別是在無線電高空測候器的實際應用方面，這些濕敏元件的速度以及相應的特性也需要改進。
先有技術的電阻抗探測元件及其等效物的制作過程很復雜，有時難于使其自動化或應用自動化生產過程。
我們知道先有技術中某些玻璃或玻璃陶瓷材料的介電性決定于溫度，這方面以及與本發(fā)明有關的先有技術，請參閱下列論文(1)《科學儀器綜述》第42卷，第5期，(1971年5月)的“一種低溫玻璃陶瓷電容溫度計”作者W.N.Lawless(原文TheReviewofScientificInstrumentsVolume42，Number5，may1971.W.N.Lawless“ALowTemperatureGLassCeramicCapacitanceThermometer”)。
(2)《應用物理日本雜志》第30卷，第6A期，(1991年6月)第988-990頁“由玻璃拉制法形成的鉍-鉛-鍶-鈣-銅-氧玻璃陶瓷纖維的特性”作者masashiOnishi，michihisakyoto，和minoruWatanabe(原文JapaneseJournalofAppliedPhysicsVol.30，No.6A，June1991，PP.L988-990masashiOnishi，michihisakyoto，andminoruwatanabe“PropertiesofBi-pb-Sr-Ca-Cu-OGlass-CeramicFibresFormedbyGlass-Drawingmethod”).
(3)ProceedingsSensor91Congress19-16.may1991.Nürnberg，Vol.IV，pp.237...246th.Hübert，U.Banach“GlaskeramikenfürKapazitiveSensorenzurmessungvontemperaturundFeuchte”.
(4)《應用光學》第12卷，第1期/1973年1月，第80-83頁“硫屬化物玻璃輻射熱測量計”作者S.G.Bishop和W.J.moore。
以上引證的論文(2)是有關用玻璃拉絲法生產的玻璃陶瓷纖維的超導特性。在本發(fā)明中，在適當場合，都可以采用所述論文中的玻璃拉絲法和所提議的玻璃原材料。上述論文(3)是描述一個以玻璃陶瓷為基礎的濕度探測元件。
關于本發(fā)明的有關先有技術，還可以參考美國專利3649891。它描述了一種特別用于測量低溫深冷溫度(T≈1....20°K)的電容熱敏元件。在該引證專利中，該熱敏元件電容的介電材料是化合物，鈦酸鍶，SrTiO3可控制它在玻璃基質中結晶。所述電容探測元件尤其適用測量低溫深冷溫度。因為在所述溫度范圍內隨著溫度的下降，它的玻璃陶瓷材料的介電常數(shù)迅速均勻地下降。但在所述美國專利中，該熱敏元件電容的結構卻是尺寸相當大，或是常規(guī)的，因此它的低速和輻射誤差使它不適于用作，例如無線電高空測候器或等效物的熱敏元件。
本發(fā)明的目的在于進一步發(fā)展先有技術的電阻抗探測元件及其制作方法，特別是有關熱敏元件，從而可從根本上避免上述缺點。
本發(fā)明的另一個目的在于提供一種所述電阻抗探測元件的制作方法。利用這種方法則可以用最有利的單位成本制造出所述探測元件并使其具有同一標準的質量和性能。
本發(fā)明的一個特別目的在于提供一種尺寸小、質量輕從而使其具有速度高、輻射誤差小的電阻抗探測元件。
與上述有關，本發(fā)明的一個目的在于提供一種特別適用于作無線電高空測候器上的熱敏元件的新型阻抗探測元件。所述探測元件的工作原理不是電阻性的就是電容性的。
為達到上述目的以及稍后出現(xiàn)的其他目的，依照本發(fā)明的探測元件的主要特征在于探測元件的活性材料是利用玻璃拉絲技術制成的極細絲狀玻璃纖維或玻璃陶瓷纖維。
另一方面，依照本發(fā)明，用于制作探測元件的方法，其主要特點在于包括以下各步驟
把已與一種或多種使探測元件的活性材料具有合適的電特性的添加劑熔合的熔化的玻璃混合物，利用其本身已知的玻璃拉絲法拉出一根大體上呈圓形截面的連續(xù)不斷的探測元件纖維絲;
所述探測元件纖維絲經過熱處理結晶成一種玻璃陶瓷狀態(tài)，或者選定其材料或作另外處理，使制造出的探測元件活性材料的電容和/或電阻取決于溫度，在特定情況下，決定于活性材料的吸水量。
對各個探測元件來說，所述探測元件纖維絲被截成的適當?shù)奶綔y元件纖維絲段，這些絲段裝有端子和/或連接在端子上和/或裝在拉絲階段已設置的電極上。耦合或連接各端子，就可測得端子之間的探測元件阻抗。
本發(fā)明的探測元件是由探測元件纖維絲制成，該絲是利用玻璃拉絲技術作為一個連續(xù)的工藝過程，最好例如利用所謂的雙坩鍋工藝制出的，探測元件纖維絲的拉絲過程是在玻璃狀態(tài)下進行的，如用一種玻璃陶瓷作為活性材料，則當探測元件的活性涂層結晶成玻璃陶瓷狀態(tài)時便產生其介電性和/或電阻取決于該活性材料溫度的材料。
因此，依照本發(fā)明的探測元件是由圓形截面的連續(xù)探測元件絲制成，該材料或其中的某種成份是一種其介電常數(shù)或電阻率取決于被測物理量，通常是取決于溫度的物質。
在某些特殊情況下，利用本發(fā)明的制作方法還可以制造出一種用來測相對濕度的阻抗探測元件。那時，其玻璃陶瓷活性材料的介電常數(shù)就被安排為決定于該材料的吸水量。
據(jù)估計，本發(fā)明申請的一種最有利形式是打算用于無線電高空測候器上的電容熱敏元件，隨著被測溫度T在T＝-90℃～+45℃范圍內變化，該電容一般處于C＝3～10PF的范圍內。
利用玻璃拉絲法制出的連續(xù)探測元件絲一般被截為1～5cm長的絲段，該絲段或者在拉絲過程中被裝在附有多個電極的中央電極上，和/或在其外表面上形成適當?shù)膶щ妶D形，如利用光刻工藝法也可以在連續(xù)過程中產生連續(xù)的探測元件絲。
下面參考標注了數(shù)字的附圖，以具體實施例詳細說明本發(fā)明。本發(fā)明決不僅局限于所述實施例的細節(jié)。


圖1為依照本發(fā)明的電容熱敏元件纖維的橫截面圖;
圖2A為兩條玻璃陶瓷纖維并接在一起制成的一種電容熱敏元件的橫截面圖;
圖2B為圖2A所示熱敏元件的側視圖;同時圖2A是沿圖2BA-A線所取的截面圖;
圖3A表示依照本發(fā)明，由一段玻璃陶瓷纖維所組成的電容熱敏元件;
圖3B為圖3A所示熱敏元件的側視圖，而圖3A為圖3B沿A-A線所取的截面視圖;
圖4A為依照本發(fā)明的一種電容或電阻探測元件的橫截面視圖;
圖4B是圖4A所示探測元件的側視圖;而圖4A是圖4B沿A-A線所取的截面視圖;
圖5A和5B是依照本發(fā)明的電阻熱敏元件的橫截面視圖;
圖5C為圖5A、5B所示探測元件的側視圖;而圖5A和5B是圖5C分別沿A-A線和B-B線所取的截面視圖;
圖6A表示依照本發(fā)明，制造玻璃纖維時所用的雙坩鍋及其底部的噴嘴構造;
圖6B是依照本發(fā)明，利用圖6A所示噴嘴制出的玻璃陶瓷纖維的放大中心軸截面圖;
圖6C是依圖6A所示方法制造的外涂有導電材料的玻璃陶瓷纖維的原理圖;
圖7表示依圖6C所示方法涂敷有光刻膠的纖維的曝光，抗蝕處理、刻蝕處理以及溶解的連續(xù)過程。
圖8A、8B和8C表示光刻膠在四個不同方向上進行曝光時所使用的掩模。
圖9A、9B是依圖6至圖8所示方法制造的電容濕度探測元件構造中互相垂直的二個軸向截面圖。同時，圖9A和9B分別是圖9C沿A-A線和B-B線所取截面視圖。
圖9C是圖9B沿C-C線所截取的截面視圖;
圖1至圖4為依照本發(fā)明的一些優(yōu)選的電容或電阻熱敏元件。圖5A、5B和5C示出本發(fā)明的電阻熱敏元件。圖6至圖8是制造所述探測元件的本發(fā)明最佳方法的原理圖，而圖9所示為利用所述工藝方法制造的電容熱敏元件。
依據(jù)圖1，電容熱敏元件是由園截面的絲狀極細的玻璃纖維10和玻璃纖維內金屬的，如鉑制成的中央電極11以及圍繞電極的玻璃陶瓷環(huán)狀涂層12所組成，在玻璃陶瓷涂層12上有一密封環(huán)狀玻璃層13，其上又有一導電電極層14，因此其結構是同軸的，被測電容C形成于電極11和14之間。該電容C的電介持包括有串聯(lián)連接的涂層12和13，而其中的玻璃陶瓷涂層為鈦酸鍶鋇，BaxSrTiO。玻璃陶瓷及其他相應的玻璃陶瓷材料的介電常數(shù)取決于溫度。包圍在玻璃陶瓷外部的密封玻璃層13防止潮氣進入到電介質層12的活性材料中去。
玻璃陶瓷材料吸收的水份，會影響它的介電常數(shù)，從而在測量溫度時產生誤差，而這個現(xiàn)象可用于測量相對濕度的電容探測元件中。依照本發(fā)明的制作過程，如圖1所示的連續(xù)探測元件纖維被截為1-5cm長，最好是2cm長的纖維段，探測元件纖維10極細，其外直徑D最好在D＝25-50μm的范圍內。例如，在一個2厘米長的探測元件中，當溫度T＝20℃時，測得的電極11和14之間的電容C≈5PF。當溫度T在T＝-90℃～+45℃之間變化時，電容則在C＝3-10PF的范圍內變化，探測元件電容C隨探測元件可探測到的溫度T的增高而基本上呈線性增加。
如圖2A和2B所示的電容熱敏元件由二條熱敏元件纖維10A.10B沿長度L例如通過粘附點15連在一起而成、形成的電容量C是在中央電極11a和11b之間測得的。熱敏元件電容C的范圍可隨尺寸L的改變而得以調整。一般來說，L＜5cm時，纖維10A和10B的外徑D在D＝20-500μm的范圍內。如圖2A和2B所示的探測元件的結構，其優(yōu)點在于根本不需要如圖1那樣所必需的外電極14。
如圖3A、3B所示的探測元件是由一段探測元件纖維10C組成的。該探測元件纖維內部不存在金屬中央電極11，而是其容積全部被外涂有密封防護玻璃涂層13的玻璃陶瓷內襯纖維12所充滿，在所述涂層13上，金屬電極線16A和16B通過粘附點15a、15b在長度L內連在一起，該探測元件的電容C在所述電極線之間測得。
如圖4A、4B所示的探測元件包括有一段長度為L的探測元件纖維10D，和涂敷于其上的導電圖形14a和14b。位于這些導電圖形之間的軸向絕緣隙17a和徑向絕緣隙17b使導電圖形14a和14b彼此隔離。如圖4A和4B所示結構可以用作電阻熱敏元件，濕度探測元件，或可用作稍加改變的電容探測元件。
如圖4A和4B所示結構用作濕度探測元件時，玻璃陶瓷12就作為其介電常數(shù)取決于該材料的濕氣吸收量的一種材料。濕氣通過中間地帶17a和17b進入材料12。需要時，還得通過長度L。范圍內的導線圖形，雖然導線圖形可以做得很細使?jié)駳饪梢酝高^，但是它仍然導電。當圖4A和4B所示結構用作電阻濕度探測元件時，玻璃陶瓷材料12的電阻取決于濕度。當圖4A和4B所示結構用作電容探測元件，如圖3A所示的附有導線圖形14a和14b的密封涂層13置于玻璃陶瓷12的周圍。探測元件的電阻R或電容C是在導線圖形14a和14b之間測得的。
如圖5A、5B和5C所示的依照本發(fā)明的電阻熱敏元件，附于玻璃陶瓷纖維10E上的導線圖形14C和14d由一條絕緣隙17C將彼此隔開。玻璃陶瓷材料12的電阻率取決于溫度。在室溫下，探測元件的電阻R在10KΩ的數(shù)量級;當溫度為-90℃時，電阻R則在1MΩ的數(shù)量級上。該電阻是在導線圖形14C和14d之間測得的。
下面參照圖6、7、8描述依照本發(fā)明的探測元件特別是電容熱敏元件的最佳制造方法。在這個制造過程中所使用的裝置和程序步驟在某些方面近似于運用先有技術制造光學纖維的過程及使用的裝置。值得注意的是，下面描述的只是一個最佳制造過程，而本發(fā)明中包括的制造過程可能與所述過程顯著不同。
本發(fā)明中，同樣可以利用某種添加了介電常數(shù)取決于被測物理量的成分的材料。
如圖6A，探測元件纖維絲10的拉絲過程是通過應用于制造光學纖維得知的所謂“雙坩鍋過程”進行的。在這一工藝過程中使用了包括由一個坩鍋套在另一個坩鍋內部，即外坩鍋21和內坩鍋22所組成的坩鍋噴嘴裝置20，在外坩鍋21的底部有一環(huán)狀噴嘴23，在所述噴咀內部有一內噴咀24通過內坩鍋22的底部。外坩鍋21含有一種玻璃材料G，例如熔化狀態(tài)下的硅酸鋁玻璃，而內坩鍋22含有熔化的玻璃芯C。
適用于電容探測元件的活性材料舉例如下(a)基于硅酸鋁玻璃的材料玻璃芯c是由鋇、鍶、鈦、硅和鋁的氧化物的混合物制成，其合金比例如BaO5%SrO30%TiO235%SiO220%
Al2O310%鋇和鍶的氧化物的比例能影響介電性依賴溫度變化曲線的形狀。上面給出的成分適于供探測裝置應用。當纖維10被拉出后迅速冷卻，在此情況下保持了玻璃樣形狀(非晶體)。在熱處理時，纖維在(例如)1100℃被加熱2小時，從而生成了玻璃陶瓷材料，其中也有鈦酸鋇和鈦酸鍶的晶體存在于玻璃基質中。
(b)以硼酸鋁為基礎的材料其成分與以上相同，但其中的氧化硅被氧化硼B(yǎng)2O3所取代、在這種情況下，熱處理例如為850℃處理1小時。
適用于電阻探測元件的活性材料，例如為半導體的，并可拉成絲的硫族化物玻璃，在文獻中，硫族化物玻璃Ti2SeAs2Te3被用于熱敏電阻的輻射熱測量計(見引證論文(4))。因此，該材料是玻璃而不是玻璃陶瓷。
當纖維絲10被拉出后迅速冷卻，從而使表面涂層13和芯涂層12都保持玻璃狀態(tài)。本發(fā)明的一個基本步驟是在拉出纖維絲后對其進行熱處理，處理期間鈦酸鍶和鈦酸鋇的晶體形成在玻璃芯部分12中，熱處理的溫度曲線和溫度最大值能影響該晶體的大小，從而能控制和確定纖維絲的介電性能和溫度依賴性。結晶過程的熱處理需要相當長的時間，因此最好應把纖維置于卷線軸上，在拉出一批纖維后，最好再把整個卷線軸置于熱處理爐中。
圖6B為纖維絲10的軸向截面圖，它包括有上述芯部分12和表面涂層13。在拉玻璃絲過程中，纖維絲10自然地變?yōu)閳A形。作為本發(fā)明的基本步驟，有關所述熱處理是參照最初提及的引證論文(1)和(3)。并參考了論文中給出的添加劑濃度。
有關上述纖維絲10的拉絲過程作為另一可供選擇的實施例，就是可以從卷線軸25把電極線11送進纖維內(如圖6A中虛線所示)，這樣制出的纖維絲10A和10B近似于圖2A和2B所示纖維絲，而不同于圖6B所示纖維絲。作為另一種變化使一根內電極置于纖維內部的方法是在玻璃管坯料內放入一金屬桿，然后把金屬桿和玻璃管一起拉入一根纖維中，或者先制成一根中空纖維后再使其內部金屬化。在后一種情況下，纖維絲的結構在其他方面近似于圖1所示的那一種，只不過由一中空管狀中央電極取代了實心中央電極11。就某些應用場合而言，后一種內部中空的結構，其優(yōu)點在于玻璃纖維10內的中央孔使熱傳遞變得更為有效，從而使探測元件的運轉更為迅速并且縮短了響應時間。
在上述玻璃纖維10的芯部分12結晶過程之后，纖維絲10被涂以一層適當?shù)暮齽?。這是由圖6c所示的過程完成的。如圖6B所示待涂敷的玻璃纖維絲10由起始線軸28進入坩鍋26，并通過設置在鍋底的孔26a再通過燒結爐27。坩鍋26內有一種合適的涂料糊劑P。在經過燒結爐27后，其橫截面例如類似于圖1所示的纖維10P到達接收線軸29。圖6C所示的涂敷過程是通常用于光導纖維的已知涂敷過程。涂敷糊劑及燒結爐，還可以為其他已知的涂敷過程如汽相淀積所代替。
如圖1所示電極14，圖4A、4B所示電極14a和14b和圖5A、5B、5C、9A、9B、9C中所示電極14a、14b、14c和14d，其上附有電極及電極圖形的玻璃纖維絲10是通過圖7所示意表示的光刻而制得的。有關圖6C所述的方法，纖維10是通過坩鍋26底部的孔而被涂敷的。于是涂敷后的玻璃纖維絲10由起始線軸30被送至曝光單元31，涂有光刻膠的部位在光源32下曝光。纖維10通過曝光單元31，經由導向輥33和滾筒35進入顯影槽34，在槽內通過顯影劑化學品D形成纖維10的保護層。接下來纖維絲10經過滾筒37進入蝕刻槽36，在該槽內曝光部分被蝕刻化學品E蝕刻掉，然后纖維絲10經過導向輥33和滾筒39進入溶解槽38，由化學品F溶解掉保護層。之后纖維10P被卷到接收卷軸40。根據(jù)圖7，從曝光到除去保護層的過程是作為一個連續(xù)過程來進行的。
圖8A、8B和8C表示三種互相垂直的圖表，用來說明纖維10的曝光階段。曝光從四個不同的方向發(fā)生在特別精確的直線校準用夾具41A、41B上。曝光掩模42a和42b是利用例如先有技術中光纖維纜的接合制備過程中所用的相應工藝，在硅面上蝕刻出槽而制備的。標號43代表待曝光的部位。
由上述步驟，例如利用玻璃糊劑使不透水玻璃層19形成于纖維絲上的電極外表面。在這種情況下，該涂敷過程近似于(例如)有關圖6C所描述的涂層過程，是利用一種導電糊劑完成的。
由上述工藝步驟，一連續(xù)探測元件纖維絲10可以既簡單又經濟地制成。依照本發(fā)明，制造探測元件的下一步是將該纖維絲截成段。對每個探測元件，所述纖維絲段軸向長度L一般在L＝1-5cm之間。最好是L＝2cm。于是在探測元件的末端形成如圖9A、9B所示的適于焊接的接觸面18a和18b。
這樣，經過圖6至8所示的過程已制成如圖9A、9B、9C所示的電容探測元件。該過程除了探測元件的涂敷有不透水的隔離層19，例如玻璃糊劑以外其它方面類似于圖4A、4B。如圖9所示，探測元件的有效面積覆蓋其長度L上，而在該長度上形成被測電容C。所述電容C的電介質為以上已述的玻璃陶瓷芯材12，其介電常數(shù)是溫度的一個函數(shù)。該探測元件的電容C是在電極18a和18b之間測得。
下面將給出本專利的權利要求書，在所述權利要求書中限定的本發(fā)明構思范圍內的各種不同細節(jié)，可能不同于以上僅為舉說明用的實施例。
權利要求
1.用于測量物理量特別是溫度的電阻抗探測元件，該探測元件包括有電極(11，14)表示被測物理量的電阻抗(C；R)便在該電極間測得，電極(11，14)之間有某種活性材料，其阻抗特性是被測物理量的一個函數(shù)，其特征在于該探測元件的活性材料是利用玻璃拉制法制成的極細絲狀玻璃纖維或玻璃陶瓷纖維(10)。
2.如權利要求1所述的探測元件，其特征在于所述纖維是在玻璃狀態(tài)下拉制成玻璃纖維絲，并已經由熱處理結晶成玻璃陶瓷狀態(tài)的玻璃陶瓷纖維(10)。
3.如權利要求1或2所述的電阻或電容探測元件，其特征在于該玻璃陶瓷材料中的活性組分是存在于玻璃基體中的一種結晶質鈦酸鍶鋇，Bax Sr1-x TiO3，其中X在0到1范圍內。
4.如1至3任一權利要求所述的電阻或電容探測元件，其特征在于玻璃陶瓷纖維(10)被一層密封的玻璃層(13)所包圍，以防止潮氣進入到活性介電層(12)的材料中去。
5.如1至4任一權利要求所述的電阻或電容探測元件，其特征在于探測元件纖維絲(10)基本上為圓形橫截面，其直徑在D＝25-500μm的數(shù)量級。
6.如1至5任一權利要求所述的電阻或電容探測元件，其特征在于探測元件的結構是同軸的并包括有一實心中央電極線(11)或一相應中空電極絲和圍繞所述中央電極設置一層玻璃或玻璃陶瓷層(12)，該層(12)上有一密封玻璃層(13)，玻璃層上有一電極層(14)和(或)電極圖形(14a，14b，14c，14d)。
7.如1至5任一權利要求所述的電容探測元件，其特征在于探測元件包括有二條在長度為L的部分彼此并列，經粘附點(15)連接在一起的探測元件纖維絲(10A，10B)，探測元件電容(C)在該長度上形成，并可在置于探測元件纖維絲(10A，10B)內的中央電極(11a，11b)之間測得，(圖2A，2B)。
8.如1至5任一權利要求所述的電容探測元件，其特征在于該探測元件包括無中央電極的一段探測元件纖維絲(10c)，電極線(16A，16B)平行附著于所述絲段(10c)的兩側，探測元件電容(C)可在電極線(16A，16B)之間測得，(圖3A、3B)。
9.如1至5任一權利要求所述的電容或電阻探測元件，其特征在于無中央電極的玻璃纖維段或玻璃陶瓷纖維絲段(10D)上涂附有電極圖形(14a，14b)，這些圖形至少是沿軸向部分彼此重疊并由一絕緣隙(17a，17b)彼此隔開;該探測元件的電容或電阻(C;R)是在所述外導電電極(14a，14b)之間測得的。
10.如1至5任一權利要求所述的電阻探測元件，其特征在于玻璃或玻璃陶瓷絲(10E)上的電阻是溫度的一個函數(shù)，附著的導體圖形(14C，14d)沿軸向由絕緣隙(17C)將其彼此隔開，(圖5A，5B，5C)。
11.所述用于測量物理量，特別是用于測溫度或相對濕度的電阻抗探測元件的制造方法，其特征在于該方法包括以下步驟利用本身已知的玻璃拉制法，從熔化的玻璃混合料(C)制成基本為圓形截面的連續(xù)探測元件纖維絲(10)，而該玻璃混合料熔合了一種或多種使探測元件的活性材料具有合適的電特性的添加劑;所述探測元件纖維絲(10)經過熱處理結晶成玻璃陶瓷狀態(tài)或另選材料或受其它處理，制成探測元件的一種活性材料，該活性材料的電容或電阻取決于溫度，或特殊情況下，取決于活性材料的吸水量;對每個探測元件而言，將所述探測元件纖維絲截成合適的纖維絲段，將這些絲段裝上端子和/或連接到端子上和/或在拉絲階段已裝到其電極(11，11a，11b)上，將端子耦合或連接在一起就可以在端子間測得探測元件阻抗。
12.如權利要求11所述的方法，其特征在于探測元件纖維絲(10)的拉制是利用本身已知的用于制造光纖的雙坩鍋工藝實現(xiàn)的，其中，在內坩鍋(22)中采用熔化的芯玻璃(C)，并對其添加了鍶，鋇和鈦氧化物和/或一種等效的其他添加劑;在外坩鍋(11)中，采用了諸如硅酸鋁玻璃的熔化玻璃材料，由此玻璃獲得在探測元件纖維絲上的一層管狀的外部密封層(圖6A和6B)。
13.如權利要求11或12所述的方法，其特征在于一電極線(11)被裝入熔化的探測元件絲內部，或把一內電極送入玻璃管坯料中，然后將它們一齊拉制成探測元件纖維絲(10);或者先制出一中空探測元件纖維絲再使其內部金屬化。
14.如11至13任一權利要求所述的方法，其特征在于使探測元件纖維絲(10)經過裝有涂層糊劑，如導線糊劑或玻璃糊劑的坩鍋(26)的底部孔和燒結爐(27)而對其涂以一層玻璃或導電電極層(圖6C)。
15.如11至14任一權利要求所述的方法，其特征在于導線圖形(14a，14b，14c，14d)是利用汽相淀積法或光刻法最好作為一連續(xù)過程涂附于纖維絲(10)上。
16.如11至15任一權利要求所述的方法，其特征在于在該過程中，一連續(xù)探測元件纖維絲(10)被截為長度約為1-5cm的絲段，并通過一軸向粘附點15并排連接在一起(圖2A，2B)，或在一段探測元件纖維絲(10C)的兩側連接探測元件電極線(16A，16B)(圖3A，3B)。
全文摘要
用于測量物理量，特別是用于測溫的電阻抗探測元件。該探測元件包括電極(11，14)在電極間測量代表被測物理量的電阻抗(C；R)。電極(11，14)之間存在一種活性材料，其阻抗性能為被測物理量的一個函數(shù)。探測元件的活性材料是利用玻璃拉絲法制成的一極細、絲狀玻璃或玻璃陶瓷纖維(10)，另外還描述了有關所述探測元件的制造過程。
文檔編號G01N27/22GK1077023SQ9310389
公開日1993年10月6日 申請日期1993年4月1日 優(yōu)先權日1992年4月1日
發(fā)明者H·圖蒂艾倫 申請人:外沙拉股份公司