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CN112525369A - 铂电阻温度传感器封装结构及其测温使用方法 - Google Patents

铂电阻温度传感器封装结构及其测温使用方法 Download PDF

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CN112525369A CN202011270131.3A CN202011270131A CN112525369A CN 112525369 A CN112525369 A CN 112525369A CN 202011270131 A CN202011270131 A CN 202011270131A CN 112525369 A CN112525369 A CN 112525369A
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platinum
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赵艺文
沙骏
徐宁
付新
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Zhejiang Qier Electromechanical Technology Co ltd
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Zhejiang Qier Electromechanical Technology Co ltd
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Abstract

本发明公开了一种铂电阻温度传感器封装结构及其测温使用方法，铂电阻左端设连接块，铂电阻通过连接块与外部电路相连，连接块外侧设密封铂电阻和连接块的密封壳体，铂电阻被测温外壳包覆，测温外壳靠左外侧密封设密封压紧头，密封压紧头外侧和密封壳体密封连接；外壳体内侧分别设进液端口、出液端口和密封固定端口，进液端口和出液端口分别连有用于实现液体流入或流出的流体管道或开放流体区域，进液端口和密封固定端口两者间连通设测温流路；出液端口相连有出液流路并与测温流路相连通，形成适用于小尺寸流体管路的自带液体流动流路的封装结构，铂电阻和测温外壳平行设置于测温流路内，减小液体流动对铂电阻的冲击和冲击后产生的振动。

Description

铂电阻温度传感器封装结构及其测温使用方法
技术领域
本发明涉及一种传感器技术领域，一种使用于流体控制系统中的铂电阻温度传感器封装结构及其测温使用方法。
背景技术
在面向高精度和高复杂度的流体控制系统中，例如浸没式光刻机中的浸没液体控制系统中，需要对被控制流体进行温度、压力、流量等特性调控和检测，以实现可靠稳定高精度输出，而通常用于高精度和高复杂度的流体控制系统中对流体进行温度检测的温度传感器精度往往需要优于±0.01℃甚至±0.001℃，使用铂电阻温度传感器可以获得这样的检测精度。安装温度传感器时，通常将温度传感器直接设置于液体流动管路中，使温度传感器与被检测液体呈垂直或倾斜相交完成测量，但温度传感器一般呈细长的杆状形状，对于小尺寸的液体管路和流体区域往往难以安装，且测量过程中，液体于管路中易对温度传感器造成冲击或持续压力，引起温度传感器损坏或产生测量偏差，而且，在高精度和高复杂度的流体控制系统中，污染颗粒的控制也是极为重要一环，因此，在检测液体温度的同时，需要避免温度传感器带入或产生污染颗粒，影响供液系统洁净度。
申请号为201710243563.7公开了一种套管式铂电阻温度传感装置。该发明专利采用非接触式温度测量方法，在其内部设有铂电阻温度传感器，铂电阻温度传感器上端通过连接引线将测得信号进行向外传输，铂电阻温度传感器下端外侧设有多个封装层，将封装后的铂电阻温度传感器插入含有待测液体的管路内，多个封装层通过热传导的形式，使得铂电阻温度传感器能够感知封装层外侧流动液体的温度。然而多个封装层的存在会降低铂电阻的测量精度和响应速度；并且该发明专利与管路间的固定连接方式，使得管路内流动的液体和铂电阻温度传感器两者间的角度呈交叉位置关系，传感器容易受到直接冲击，影响传感器稳定性和使用寿命，不适用于液体流量大或流速快的温度检测。
申请号为CN201711161819.6公开了一种探头式薄膜热电偶温度传感器及其制作方法，该发明专利采用接触式温度测量方法，在其内部设有用于温度测量的薄膜热电偶和温度补偿的铂电阻，薄膜热电偶的测温点直接暴露于高温高速流场中，与流场中的流体保持接触状态获得流体瞬时温度；然而在长期使用中，薄膜热电偶上附着的颗粒材料会随着流体拖曳或流体腐蚀而剥离，污染了流场中流体的洁净度，不适用于洁净度要求高的流体设备中进行长期温度测量。
发明内容
本发明为解决现有使用于流体控制系统中的铂电阻温度传感器存在着一般是细长的杆状外形，对于小尺寸的液体管路和流场区域往往难以安装，安装测量精度不够高，容易对流动液体造成污染物风险等现状而提供的一种更适用于小尺寸流体管路或流场区域的高精度温度传感器封装使用，形成自带液体流动流路封装结构的铂电阻温度传感器封装结构及其测温使用方法。
本发明为解决上述技术问题所采用的具体技术方案为：一种铂电阻温度传感器封装结构，包括铂电阻和外壳体，其特征在于：铂电阻左端固定连接有连接块，连接块上设有与铂电阻相配合的连接孔，铂电阻通过连接块和连接孔与外部电路相连，连接块外侧固定连接设有用于密封铂电阻和连接块的密封壳体，铂电阻被测温外壳包覆，测温外壳靠左一端的外侧密封设有密封压紧头，密封压紧头外侧和密封壳体密封连接；外壳体内侧分别设有进液端口、出液端口和密封固定端口，其中进液端口和出液端口分别连接入流体管道或者开放流体区域，密封固定端口设于密封压紧头侧处，进液端口和密封固定端口两者间连通设有测温流路，进液端口作为测温流路上游源头部分，密封固定端口作为测温流路下游终端，出液端口下侧设有出液流路，出液端口作为出液流路的下游终端，出液流路下端与测温流路于流路交叉点处相连通，交叉点作为出液流路上游源头部分；进液端口和出液端口分别与外接管道相连实现液体的流入和流出，铂电阻和测温外壳设置于测温流路内。更适用于小尺寸流体管路或流场区域的高精度温度传感器封装使用，形成自带液体流动流路封装结构。与待检测设备间为管道与管道间的固定安装方式，可更有效进行常规温度传感器难以固定安装的小流量或小内径流路温度检测。
作为优选，所述的铂电阻和测温外壳在测温流路内与测温流路保持平行方向。更有效减小了液体流动时对铂电阻产生的冲击和冲击后产生的振动。
作为优选，所述的测温外壳采用具有良好的导热性、耐腐蚀性且不带入和不产生污染颗粒的特性材质材料。更大程度上保证液体测温后仍具有高的洁净度，提高检测使用寿命与检测精度质量。作为优选，所述的测温外壳采用高洁净度不锈钢或可熔性聚四氟乙烯材质结构。更大程度上保证液体测温后仍具有高的洁净度，提高检测使用寿命与检测精度质量。
作为优选，所述的出液流路和测温流路在空间上相互成度的垂直交叉连通。
作为优选，所述的密封压紧头全部设于外壳体内部区域,避免测量过程中，流动液体沿密封压紧头侧壁流出传感器封装外侧。
作为优选，所述的连接块与外壳体之间的密封连接段采用凹凸密封连接结构。提高密封连接可靠牢固有效性。
作为优选，所述的交叉点与密封压紧头端面之间的水平距离小于密封固定端口内径。减少液体流场流动死区，减少铂电阻检测液体温度时，死区对铂电阻造成的温度检测影响，提高铂电阻检测传感精度。
本发明申请的另一个发明目的在于提供一种铂电阻温度传感器测温使用方法，其特征在于：包括如下使用方法
A1.将上述技术方案之一所述的铂电阻温度传感器封装结构与外接管道和温度测定电路进行连接，使液体从进液端口流入上述技术方案之一所述的测温流路内部，使铂电阻通过连接块和连接孔与外部电路相连；
A2.液体在测温流路内流动时，与套装在铂电阻外侧的测温外壳直接接触，液体的温度通过热传递的形式经测温外壳传导给铂电阻；
A3.在上述第A2步骤中，铂电阻根据受热程度线性变化其自身阻值；
A4.外接的温度测定电路根据上述第A3步骤铂电阻阻值的变化数据给出测得测定获得测温流路中的液体温度；
A5.随着测温流路中进入的液体增加，经过铂电阻后液体经上述技术方案之一所述的交叉点处从出液端口处向外流出。
作为优选，在第A2步骤中，因铂电阻和测温外壳在测温流路内安装方向与液体流动方向保持平行，减小了液体流动时对铂电阻产生的冲击和冲击后产生的振动。
本发明的有益效果是：本发明通过铂电阻和封装壳体结构，提供了一种自带液体流动流路适用于小尺寸流体管路或流场区域的高精度温度传感器。使用铂电阻作为温度传感器的敏感元件保证测量精度；使用高导热率和耐腐蚀材料包覆铂电阻，在保证测温性能的同时减小对流体的污染；平行设置铂电阻和液体引导流路的设置方式，保证铂电阻与液体流充分接触的同时，减小液体流对铂电阻的冲击和提高测温精度；限制液体引导流路中液流死区的范围，减小死区对铂电阻造成的温度检测影响，保证测温精度，并且减小容留污染物的风险。
附图说明：
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的详细说明。
图1是本发明铂电阻温度传感器封装结构的剖视结构示意图。
图2是本发明铂电阻温度传感器封装结构的左视结构示意图。
图3是本发明铂电阻温度传感器封装结构的主视结构示意图。
图4是本发明铂电阻温度传感器封装结构中的流场流动结构示意图。
具体实施方式
实施例1：
图1、图2、图3所示的实施例中，一种铂电阻温度传感器封装结构，包括铂电阻和外壳体，铂电阻左端固定连接有连接块13，连接块13上开有与铂电阻相配合的连接孔14，铂电阻20通过连接块13和连接孔14与外部电路相连，连接块13外侧固定连接设有用于密封铂电阻20和连接块13的密封壳体11，铂电阻20被测温外壳19包覆，测温外壳19靠左一端的外侧密封连接有密封压紧头18，密封压紧头18外侧和密封壳体11密封连接；外壳体10内侧分别开有进液端口17、出液端口16和密封固定端口15，其中进液端口17和出液端口16分别连接入流体管道或者开放流体区域，密封固定端口15设于密封压紧头18侧处，进液端口17和密封固定端口15两者间连通设有测温流路101，进液端口17作为测温流路101上游源头部分，密封固定端口15作为测温流路101下游终端，出液端口16下侧设有出液流路102，出液端口16作为出液流路102的下游终端，出液流路102下端与测温流路101于流路交叉点21处相连通，交叉点21作为出液流路102上游源头部分；进液端口17和出液端口16分别与外接管道相连实现液体的流入和流出，铂电阻20和测温外壳19安装设置于测温流路101内。进液端口17外端以及出液端口16外端分别与外接管道密封连接。测温流路101的液体包覆在带有铂电阻20的测温外壳19外环周处，使整个铂电阻20均处于被测的测温流路101之中，提高铂电阻20的测温精度与测温可靠有效性。连接孔14的开孔数量与铂电阻20本身的电连接端子数相同。铂电阻20和测温外壳19在测温流路101内与测温流路101保持平行方向。测温外壳19采用具有良好的导热性、耐腐蚀性且不带入和不产生污染颗粒的特性材质材料。例如测温外壳19采用高洁净度不锈钢或可熔性聚四氟乙烯(PFA)材质结构。出液流路102和测温流路101在空间上采用相互成90度的垂直交叉连通。密封压紧头18全部安装连接设于外壳体内部区域。连接块13与外壳体10之间的密封连接段采用凹凸密封连接结构，连接块13右端头具有外凸起连接密封唇环111，外壳体10内侧和密封压紧头18外周均开有与外凸起连接密封唇环111相配合的连接密封槽。提高密封连接可靠牢固有效性。交叉点21与密封压紧头18端面之间的水平距离小于密封固定端口15内径。可以是以出液流路下端与进液流路的交叉点21外连接点与密封压紧头18端面之间的水平距离小于密封固定端口15内径，也可以是以出液流路下端与进液流路的交叉点21内连接点与密封压紧头18端面之间的水平距离小于密封固定端口15内径，当然也可以是以出液流路下端与进液流路的交叉点21中心连接点与密封压紧头18端面之间的水平距离小于密封固定端口15内径。
实施例2：
图1、图2、图3、图4所示的实施例中，一种铂电阻温度传感器测温使用方法，包括如下使用方法
A1.将实施例1所述的铂电阻温度传感器封装结构与外接管道和温度测定电路进行连接，使液体从进液端口17流入实施例1所述的测温流路101内部(见图4中Y箭头所示)，使铂电阻20通过连接块13和连接孔14与外部电路相连；
A2.液体在测温流路101内流动时，与套装在铂电阻20外侧的测温外壳19直接接触，液体的温度通过热传递的形式经测温外壳19传导给铂电阻20；
A3.在上述第A2步骤中，铂电阻20根据受热程度线性变化其自身阻值；
A4.外接的温度测定电路根据上述第A3步骤铂电阻20阻值的变化数据给出测得测定获得测温流路101中的液体温度；
A5.随着测温流路101中进入的液体增加，经过铂电阻20后液体经实施例1所述的交叉点21处从出液端口16处向外流出(见图4中Y箭头所示)。
在第A2步骤中，因铂电阻20和测温外壳19在测温流路101内安装方向与液体流动方向保持平行，减小了液体流动时对铂电阻20产生的冲击和冲击后产生的振动。
在本发明位置关系描述中，出现诸如术语“内”、“外”、“上”、“下”、“左”、“右”等指示方位或者位置关系的为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了方便描述实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
以上内容和结构描述了本发明产品的基本原理、主要特征和本发明的优点，本行业的技术人员应该了解。上述实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，这些变化和改进都属于要求保护的本发明范围之内。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。

Claims (10)

1.一种铂电阻温度传感器封装结构，包括铂电阻和外壳体，其特征在于：铂电阻左端固定连接有连接块，连接块上设有与铂电阻相配合的连接孔，铂电阻通过连接块和连接孔与外部电路相连，连接块外侧固定连接设有用于密封铂电阻和连接块的密封壳体，铂电阻被测温外壳包覆，测温外壳靠左一端的外侧密封设有密封压紧头，密封压紧头外侧和密封壳体密封连接；外壳体内侧分别设有进液端口、出液端口和密封固定端口，其中进液端口和出液端口分别连接入流体管道或者开放流体区域，密封固定端口设于密封压紧头侧处，进液端口和密封固定端口两者间连通设有测温流路，进液端口作为测温流路上游源头部分，密封固定端口作为测温流路下游终端，出液端口下侧设有出液流路，出液端口作为出液流路的下游终端，出液流路下端与测温流路于流路交叉点处相连通，交叉点作为出液流路上游源头部分；进液端口和出液端口分别与外接管道相连实现液体的流入和流出，铂电阻和测温外壳设置于测温流路内。
2.按照权利要求1所述的铂电阻温度传感器封装结构，其特征在于：所述的铂电阻和测温外壳在测温流路内与测温流路保持平行方向。
3.按照权利要求1所述的铂电阻温度传感器封装结构，其特征在于：所述的测温外壳采用具有良好的导热性、耐腐蚀性且不带入和不产生污染颗粒的特性材质材料。
4.按照权利要求1或3所述的铂电阻温度传感器封装结构，其特征在于：所述的测温外壳采用高洁净度不锈钢或可熔性聚四氟乙烯材质结构。
5.按照权利要求1所述的铂电阻温度传感器封装结构，其特征在于：所述的出液流路和测温流路在空间上相互成度的垂直交叉连通。
6.按照权利要求1所述的铂电阻温度传感器封装结构，其特征在于：所述的密封压紧头全部设于外壳体内部区域。
7.按照权利要求1所述的铂电阻温度传感器封装结构，其特征在于：所述的连接块与外壳体之间的密封连接段采用凹凸密封连接结构。
8.按照权利要求1所述的铂电阻温度传感器封装结构，其特征在于：所述的交叉点与密封压紧头端面之间的水平距离小于密封固定端口内径。
9.一种铂电阻温度传感器测温使用方法，其特征在于：包括如下使用方法
A1.将权利要求1～8之一所述的铂电阻温度传感器封装结构与外接管道和温度测定电路进行连接，使液体从进液端口流入权利要求1～8之一所述的测温流路内部，使铂电阻通过连接块和连接孔与外部电路相连；
A2.液体在测温流路内流动时，与套装在铂电阻外侧的测温外壳直接接触，液体的温度通过热传递的形式经测温外壳传导给铂电阻；
A3.在上述第A2步骤中，铂电阻根据受热程度线性变化其自身阻值；
A4.外接的温度测定电路根据上述第A3步骤铂电阻阻值的变化数据给出测得测定获得测温流路中的液体温度；
A5.随着测温流路中进入的液体增加，经过铂电阻后液体经权利要求1～8之一所述的交叉点处从出液端口处向外流出。
10.按照权利要求1所述的铂电阻温度传感器测温使用方法，其特征在于：在第A2步骤中，因铂电阻和测温外壳在测温流路内安装方向与液体流动方向保持平行，减小了液体流动时对铂电阻产生的冲击和冲击后产生的振动。
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