[发明专利]薄片温度传感器及其应用中位置确定方法和电路设计方法

说明书

本发明属于计量行业的温度检测和校准技术领域，本发明公开了一种薄片温度传感器，其能够紧密的贴合在导热系数冷热板上，在短时间内通过薄片温度传感器的热通量大，响应时间快，能够精确的测量出导热系数测定仪冷热板的温度。本发明还公开了一种薄片温度传感器在导热系数测定仪冷热板上位置的确定方法，通过有限元的仿真技术确定最能体现导热系数测定仪冷热板温度状况的位置点；在检测数据处理上采用K‑Means‑Mean方式不断剔除奇异值，最后得到表征温度效果的最佳温度值。本发明还公开了一种薄片温度传感器的电路设计方法，该法证明了该薄片温度传感器测量数据的精确性。

技术领域

本发明涉及一种薄片温度传感器及其应用中位置确定方法和电路设计方法，具体涉及一种适用于检测金属表面的温度的薄片温度传感器及其检测位置确定方法和电路设计方法，待检测金属表面包括导热系数测定仪的冷热板，数字调节式加热板和微机控温加热板等。属于计量行业的温度检测和校准技术领域。

背景技术

导热系数是衡量材料的重要指标，导热系数测定仪是测量导热系数的常见仪器，精确的对导热系数测定仪检测关乎到众多尖端领域的命脉。

材料科学关乎人类社会发展的各个方面，是节能环保、生物医学、石油化工、国防科技等众多科学研究与创新发展的基础。材料的热物性研究是材料科学研究领域的重要分支，热物性参数包括导热系数、热扩散系数、比热容等，其中导热系数是衡量材料表征导热性能的关键指标。衡量材料能否适应具体工作环境的基本依据，是对特定热过程进行基础研究、分析计算和工程设计的关键参数，也是认识、了解和评价物质的最基本的物理性质之一。导热系数测定仪是测量绝缘材料导热系数的仪器，其精确程度影响被测材料导热系数的准确性。因此研究导热系数测定仪的检测技术提高检测的准确程度显得很有必要。

导热系数测定仪的温度测量主要采用温度数据采集仪及其配套的圆柱形铂电阻温度传感器(导热系数测定仪在实际使用中需要将材料物件夹持在冷热温度板之间，因此市场上流行的表面温度计无法使用)。现有的圆柱形铂电阻温度传感器与导热系数测定仪的冷、热板接触不充分，故非常有必要设计新的温度传感器使其与冷热板最大程度接触，保证温度传感器受热充分、均匀，以提高温度测量的准确性。

目前本院甚至国内绝大所计量检测机构都采用温度数据采集仪与其配套的圆柱形铂电阻传感器，还有一部分是采用表面温度计自带的热电偶作为传感器。圆柱形铂电阻以响应时间短，测量准确度高的优势占据了国内主流市场，特别是在测量柔性材料，比如液体和气体时准确度很高，一些大型企业在企业内部自行验证时也采用这种设备。但是该设备在检测刚性材料时会存在测量误差过大的状况，比如测量导热系数测定仪的冷热板，加热板等设备时，由于其圆柱形的传感器与加热板之间只能通过线接触或者点接触，这种接触的缺点在于传感器受热慢且不均匀，如果设备在需要检测时的设定值是瞬时性的，则难以准确的测量设备的实际值。而表面温度计的热电偶传感器需要环境温度的补偿，其检测的准确度受环境的温度影响过大。

同时在检测技术方面也缺少方法的指导，在国家层面没有出台指导检测的校准或者检测规范，很多时候作为检测人员面临企业温度检测的时候，在布置温度传感器的检测位置时存在随意性，导热系数的冷热板为刚性原件，其导热过程与冷热板的材料厚度和时间有着很大的关系，温度传感器位置点布置不正确会导致不能正确反映该导热系数测定仪升降温的性能，从而影响最终导热系数的确定。

因此，针对以上在计量检测温度过程中误差过大的现象，设计出一种针对刚体类的温度检测传感器和指导使用温度传感器检测的方法就显得十分有必要了。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，本发明为了解决导热系数测定仪等的冷热板温度在日常检测过程中存在误差偏大的问题，提供一种薄片温度传感器，该装置具有在相同的检测时间内通过温度传感器的热通量大，响应时间短的优点；