[实用新型]一种用于测量瞬态轴温的自更新薄膜热电偶传感器

说明书

技术领域

本实用新型属于传感器技术领域，尤其涉及高速动车组转向架轴箱轴承温度测量技术领域，具体的说是涉及一种用于测量瞬态轴温的自更新薄膜热电偶传感器。

背景技术

滚动轴承作为机械设备的关键旋转和承载部件而得到广泛应用，机械设备的精度、寿命和可靠性在很大程度上取决于轴承的性能。而轴承失效又是机器最常见的故障和损坏原因之一，据统计旋转机械的故障有30％是由轴承引起的，轴承的好坏直接影响着机器的工况。传统的轴承温度监测，一般是将轴温传感器安装在轴承周围的支撑结构(如轴承座、轴箱体等)表面。但是，这种测温方式传递路径冗长，故会造成热量损失和噪声干扰问题。

同时随着我国进入“高铁时代”,铁路提速范围不断扩大,列车速度大幅提升。2014年1月16日，中国南车制造的CIT500型的试验速度达到了605公里/小时，就运营试验的速度值来讲它是世界上最高的。“一带一路”及“中国制造2025”国家战略的实施，使高速列车国际市场竞争日趋激烈，列车系统的安全性越来越受到重视，而高速动车组转向架轴箱轴承温度监测是确保列车安全运行的最重要途径之一。

但是就目前而言，主要的动车组轴温测量方法有：数字温度传感器、集成温度传感器、音响热轴探测系统及红外线轴温探测系统等。随着高速动车组速度的迅速提高，这些轴温传感器的响应时间均已无法满足快速变化的轴温测试需求，若不能及时监测到轴温的异常变化，那么在短短几秒内带有异常情况的列车就可能有几百米的故障距离，造成严重的安全事故。

发明内容

为了解决现有动车组轴温传感器无法直接测量瞬态轴温的问题,本实用新型提供了一种用于测量瞬态轴温的自更新薄膜热电偶传感器，其可嵌入于高铁轴承内，直接测量瞬态轴温且其具有响应迅速、可自更新、安装方便、体积小、防水防油等优点。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种用于测量瞬态轴温的自更新薄膜热电偶传感器，其特征在于包括：

截面上形成有凸台的第一半圆柱结构，所述凸台上沉积有用于测量瞬态轴温的薄膜热电偶；

截面上形成有与所述凸台相匹配的带有阶梯型凹槽的第二半圆柱结构，所述第二半圆柱结构通过固件与所述第一半圆柱结构扣合为圆柱结构且所述圆柱结构具有薄膜热电偶的引线端的一端被置于铠装套筒内。

进一步优选的，所述薄膜热电偶至少包括：

沉积于所述凸台表面的绝缘薄膜；

沉积于所述绝缘薄膜表面且沿凸台的中心轴线对称分布的薄膜热电极一以及薄膜热电极二，所述薄膜热电极一以及薄膜热电极二一端相互搭接形成热电偶传感器的热接点，即测量端，所述薄膜热电极一以及薄膜热电极二另一端分别一一对应粘接有补偿导线一以及补偿导线二以构成引线端；

以及沉积于所述热接点上的保护薄膜。

进一步优选的，所述凹槽为阶梯型凹槽结构，即所述凹槽包括一端自测量端开始延伸，另一端延伸有与之垂直的竖面的第一平面；以及一端与竖面垂直并向引线端延伸的第二平面，且所述第一平面距离第二半圆柱结构截面所对应的槽深小于所述第二平面距离第二半圆柱结构截面所对应的槽深。

进一步优选的，所述绝缘薄膜采用Al₂O₃绝缘薄膜。

进一步优选的，所述薄膜热电极一和补偿导线一均采用NiCr合金材料。

进一步优选的，所述薄膜热电极二和补偿导线二均采用NiSi合金材料。

进一步优选的，所述保护薄膜为SiO_xN_y保护薄膜。

进一步优选的，所述第一半圆柱结构以及第二半圆柱结构的基体材料为6061铝合金材料。

进一步优选的，所述测量端伸出所述铠装套筒端面且可加工成与被测对象表面形状相匹配的形状。

进一步优选的，所述固件包括螺钉；且第二半圆柱结构与第一半圆柱结构以凸台和所述螺钉进行定位并通过拧紧补偿导线平端紧定螺钉的尾端以压紧补偿导线一、二的所对应的补偿导线紧固点。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：

本实用新型所形成的热电偶传感器能够直接嵌入在高铁轴承(如双列圆锥滚子轴承)外圈内进行测量，且其动态响应时间达微秒级，可实现轴承瞬态温度的直接测量。

附图说明

图1是本实用新型所述自更新薄膜轴温传感器的分层结构示意图；

图2是本实用新型所述第二半圆柱结构的结构示意图；

图3是本实用新型所述NiSi掩模结构图；