[实用新型]矿用高精度陶瓷温度传感器

说明书

本实用新型为一种温度传感器。

目前矿用的温度传感装置主要为热电式，以热电耦传感器居多。热电耦传感器是用两种材料的导体串接成一回路，当两导体结合点温度不同时，产生温差电动势。若将一结合点置于待测温度处而另一结合点保持恒定温度，则待测温度的变化经热电耦转化为电信号，测量该电信号可以给出待测点的温度。这种传感器多用于井上设备，如L5.5－40／8型空气压缩机等。由于煤矿井下工作环境恶劣，对传感器的工作状态与性能要求苛刻，热电式传感器的应用受到限制。迄今井下采煤机、变压器等设备尚无适用的温度传感器，导致这些设备因过热而损坏，由此而引起的井下灾害事故时有发生。

本实用新型的目的是提供一种能适应煤矿井下工作环境的温度传感器，减少井下设备因过热而造成的损坏，避免由此而引起的灾害事故的发生。

本实用新型所设计的温度传感器主要包括探头、电源、电路和外壳。探头采用PTC陶瓷作为感温元件；电路由陶瓷元件线性化电路、比较器、运算放大器和显示器组成；电源用两节五号电池串接限流器构成本安电源，向电路和探头供电；传感器外壳由钢板焊接成枕形，外壳侧端盖与壳体之间用密封垫密封，以满足煤矿井下的防水防尘要求。

采用PTC陶瓷作为感温元件制造的温度传感器，稳定性好、寿命长、精度高、无触点、无明火、操作简单，适用于井下恶劣的工作环境，能准确地预报井下设备的过热状态，便于及早采取措施，防止设备损坏和灾害事故的发生。

本实用新型的具体实施例如下：

图1：矿用高精度陶瓷温度传感器结构图。图中：1－－显示器；2－－开关；3－－探头接线端子；4－－外壳；5－－传输电缆；6－－紧固螺栓；7－－探头；8－－电路盒；9－－本安电源；10－－外壳侧端盖；11－－橡胶密封垫；12－－电路盒端盖；13－－电路板。外壳（4）用钢板焊接成枕形，其端面上安装有显示器（1），开关（2），探头接线端子（3）；外壳（4）的侧面经橡胶密封垫（11）与侧端盖（10）用紧固螺栓（6）紧固；外壳（4）内装有电路盒（8）和本安电源（9）。

图2：探头结构图。图中：14－－探头杆；15－－－PTC陶瓷；16－－金属压片；17－－－氧化铍填充料；18－－包封头。探头（7）采用Tc＝60℃的PTC陶瓷（15）作为感温元件，该元件的两端面分别涂有银浆电极，与传输电缆（5）相接的金属压片（16）压在PTC陶瓷（15）的两个电极上，然后用导热绝缘物质氧化铍填充料（17）充填后，再用聚四氟乙烯和树脂把探头包封。此外，探头（7）的感温元件和金属压片外边也可用云母充填，包封在金属盒内。传输电缆（5）与探头（7）也可用防水接插件联接。

图3：电路原理图。图中：Rt－－PTC陶瓷电阻；R1－R5－－电阻；A－－LM324运算放大器；D－－发光二极管；E1、E2－－电池；R0－－限流器。PTC陶瓷电阻Rt将感知的温度转化为电压量，经电阻R2线性化后，输给比较器，该比较器内电阻R1、R2、R3、R4串并联构成。运算放大器A采用LM324集成块，它的输入端分别从比较器R1与R3，R2与R4的中间提取信号，输出端接显示器。显示器由发光二极管D与电阻R5串联构成，它的一端接运算放大器A的输出端，另一端与电源相接。比较器输出的信号经运算放大器A运放后，驱动显示器。当设备温度过热时，显示器的发光二极管D将发光报警。本安电源E是将两节五号电池E1、E2与限流器R0串联后，向电路供电。此外，电路中线性化电阻R2可用反对数放大器代替，电路中也可以加温度补偿电路。

电路中各元器件焊接在电路板（13）上，它与外壳（4）端面上的开关（2）、显示器（1）、探头接线端子（3）用引线焊接。

本实用新型所设计的温度传感器，其报警温度可在20－－110℃内任意设定一点，报警温度误差小于0.1℃，材料线性度±0.5％F·S，平均分辨率为0.1％F·S。