[发明专利]高振动薄膜RTD传感器

说明书

技术领域

本发明涉及温度传感器，且特别地，涉及能够以改善的精确度和高的温度范围在高振动环境中操作的温度传感器。

背景技术

工业工作中的过程流体的温度通常由定位在该流体中的温度传感器探测器测量。温度传感器可以采用热电偶或电阻式温度检测器(RTD)以产生作为温度的函数的电信号。

热电偶利用具有不同泽贝克系数的两种相异金属。热电偶基于热电偶接点和参比端之间的温差产生电压。热电偶提供宽的温度操作范围(通常从0℃至1450℃)，并且不要电源产生输出信号。热电偶还能够在高振动环境中操作。然而，热电偶没有RTD装置精确。

电阻式温度检测器(RTD)通过金属的电阻变化感测温度。RTD的温度越高，电阻越高。通过使恒定电流通过RTD并测量产生的电压，产生RTD传感器的输出信号。

RTD可以为线绕或薄膜装置。RTD可以封装在温度传感器中，并与工业过程变送器一起使用，以产生表示与该传感器接触的流体的温度的变送器输出。铂通常用在线绕和薄膜RTD中，并提供稳定且精确的约达600℃至650℃的温度测量。

当与热电偶相比时，RTD装置能够具有较高的精度，但具有较小的总温度范围。而且，RTD装置在高振动环境中比热电偶更易于损坏或出现故障。

需要一种温度传感器，其能够在高振动环境中操作，具有RTD的精度，并具有比目前设计用于高振动环境的RTD所能获得的温度范围更好的高温范围。

发明内容

一种温度传感器，包括安装在携带电导线的电缆的远端的护套。定位在护套内的RTD感测元件连接至远离电缆的导线。陶瓷热粘合剂将RTD感测元件保持在护套内的合适的位置上。

附图说明

图1为本发明的RTD温度传感器的远端部的剖视图。

具体实施方式

图1为RTD温度传感器10的远端部的剖视图，该RTD温度传感器10能够在高振动环境中操作，并提供了改善的高温性能。RTD传感器10包括无机绝缘(MI)电缆12、护套14和RTD感测元件16。

MI电缆12从RTD传感器10的近端(未示出)延伸至RTD传感器10的远端处的护套14。MI电缆12包括外管20，电导线22a、22b、22c和22d，以及无机绝缘粉末填料。在一种实施方式中，外管20为由321不锈钢制成的金属管，导线22a-22d为镍导线，无机绝缘填料24为is氧化镁(MgO)粉末。

护套14包括伸缩管30和端盖32。伸缩管30的远端焊接至管20的远端。端盖32焊接至伸缩管30的远端，以封闭护套14的远端。在一种实施方式中，伸缩管30和端盖32都是316不锈钢。在另一种实施方式中，伸缩管30可以由316L、321或316Ti不锈钢形成。

RTD感测元件16靠近端盖32定位在护套14内。RTD感测元件16的导线34a和34b沿近侧方向延伸，以与电缆12的导线22a-22d进行连接。RTD感测元件16的导线34a通过激光焊36a连接至导线22a和22b的远端。RTD感测元件16的导线34b通过激光焊36b连接至电缆导线22c和22d的远端。在一种实施方式中，RTD感测元件16为薄膜RTD装置，如由Heraeus Sensor GmbH制造的HD-421感测元件。在该实施方式中，导线34a和34b为铂导线。在另一种实施方式中，可以使用线绕RTD感测元件。

护套14的内部填充有陶瓷粘合剂填料38。在一种实施方式中，陶瓷粘合剂填料38为双组分热环氧Thermoguss 2000，其提供约达450℃的稳定温度性能。在另一种实施方式中，陶瓷粘合剂填料38为Cerastil V336(一种双组份陶瓷粘合剂)，其提供约达600℃的稳定操作。

陶瓷粘合剂填料38必须提供电绝缘，达到目标最大温度的稳定特性，且必须防止RTD感测元件16和护套14的相对运动。陶瓷粘合剂填料38通过在护套14内形成刚性质量块防止相对运动，使得在RTD传感器10振动期间RTD感测元件16不能相对于护套14运动。

在高振动环境中，在10Hz至500Hz范围的频率下，传感器10上的振动载荷可能超过100m/s²的加速度。在一些情况中，在10Hz至500Hz的频率范围内，加速度可以达到600m/s²。