一种钢坯结晶器用海藻酸盐水凝胶薄膜热流传感器制造技术

本发明专利技术公开了一种钢坯结晶器用海藻酸盐水凝胶薄膜热流传感器，包括海藻酸盐水凝胶基底，海藻酸盐水凝胶基底为U型平面结构，U型平面结构包括长边和短边，海藻酸盐水凝胶基底的内表面分别设置有第一薄膜热电偶和第二薄膜热电偶，第一薄膜热电偶和第二薄膜热电偶通过交联方式连接。本发明专利技术方案合理，结构简单，容易实现，能充分发挥微结构气膜孔定向流动的优势。势。势。

【技术实现步骤摘要】
一种钢坯结晶器用海藻酸盐水凝胶薄膜热流传感器


[0001]本专利技术属于传感器
，具体涉及一种钢坯结晶器用海藻酸盐水凝胶薄膜热流传感器。

技术介绍

[0002]热流传感器因广泛应用于航空航天、钢铁冶金、石油化工等领域，在燃气热流测量、对爆炸产物的热响应、对钢水结晶过程的热工量检等领域中取得了很大的成功。基于MEMS技术的新型热电偶薄膜热流传感器结构，进来被广泛提及，因其具有体积小，响应快的优点，得到了广泛的研究与应用。
[0003]如钢坯结晶器的热流检测时，由于钢水易附着在薄膜表面，甚至固化形成钢，与薄膜传感器发生磨损，造成器件失效，难以使用，本专利技术较好的解决了该问题。类似的戈登式热流传感器等，在没有封装的情况下难以直接用于结晶器等热流检测，但如果增加封装壳体，又会大量增加响应时间，造成传感器响应慢。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种钢坯结晶器用海藻酸盐水凝胶薄膜热流传感器，用于解决钢水附着在薄膜表面，甚至固化形成钢，与薄膜传感器发生磨损，造成器件失效，封装壳体减慢响应速度，无法保持较快的响应速度的技术问题。
[0005]本专利技术采用以下技术方案：
[0006]一种钢坯结晶器用海藻酸盐水凝胶薄膜热流传感器，包括海藻酸盐水凝胶基底，海藻酸盐水凝胶基底为U型平面结构，U型平面结构包括长边和短边，海藻酸盐水凝胶基底的内表面分别设置有第一薄膜热电偶和第二薄膜热电偶，第一薄膜热电偶和第二薄膜热电偶通过交联方式连接。<br/>[0007]具体的，第一薄膜热电偶和第二薄膜热电偶的热节点距离海藻酸盐水凝胶基底边界处的距离为0.2mm
±
0.1mm。
[0008]具体的，第一薄膜热电偶和第二薄膜热电偶的薄膜线宽均为20μm
±
10％，分别居中布置在海藻酸盐水凝胶基底的长边和短边。
[0009]具体的，第一薄膜热电偶和第二薄膜热电偶的厚度与海藻酸盐水凝胶基底的厚度相同。
[0010]具体的，第一薄膜热电偶包括第一薄膜热电偶正极和第一薄膜热电偶负极，第一薄膜热电偶正极和第一薄膜热电偶负极的一端连接，连接处的第一薄膜热电偶正极设置在第一薄膜热电偶负极的上方；第二薄膜热电偶包括第二薄膜热电偶正极和第二薄膜热电偶负极，第二薄膜热电偶正极和第二薄膜热电偶负极的一端连接，连接处的第二薄膜热电偶正极设置在第二薄膜热电偶负极的上方。
[0011]进一步的，第一薄膜热电偶正极和第二薄膜热电偶正极采用海藻酸钠溶剂浸泡海
藻酸盐水凝胶基底交联制备而成。
[0012]进一步的，第一薄膜热电偶负极和第二薄膜热电偶负极采用聚乙烯硅酸盐与浸泡海藻酸盐水凝胶基底交联制备而成。
[0013]具体的，第一薄膜热电偶和第二薄膜热电偶分别通过金属引线与外部连接。
[0014]进一步的，金属引线包括第一导线、第二导线、第三导线和第四导线，第一导线的一端连接第一薄膜热电偶正极，第二导线的一端连接第一薄膜热电偶负极；第三导线的一端连接第二薄膜热电偶正极，第四导线的一端连接第二薄膜热电偶负极，第一导线、第二导线、第三导线和第四导线的另一端分别连接电压表。
[0015]具体的，短边的长为6mm
±
0.1mm，长边的长为7mm
±
0.1mm，短边和长边的宽度为1mm，海藻酸盐水凝胶基底的总宽度为4mm
±
0.1mm，海藻酸盐水凝胶基底的厚度为3mm
±
0.1mm。
[0016]与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益效果：
[0017]一种钢坯结晶器用海藻酸盐水凝胶薄膜热流传感器，利用海藻酸盐水凝胶超超耐磨的性质，保证在结晶器钢坯热流测试时，不被固化形成的钢与薄膜传感器发生的磨损而失效，且不采用封装壳体的设计能保持较快的响应速度；海藻酸盐水凝胶基底为U型平面结构，短边和长边不同长度的结构，保证了薄膜热电偶在两点所测温度的固定稳产，对通过温差与位置关系、传热关系推算出热流起了保障作用。
[0018]进一步的，第一薄膜热电偶和第二薄膜热电偶的热节点距离海藻酸盐水凝胶基底边界处的距离为0.2mm
±
0.1mm设置，可以使两个节点所测得的温度数值不同，相差的一段基底相当于热阻层，并在确定位置差异的情况下，通过传热模型，依据材料形状与参数，利用温度差，热阻层尺寸，换算出热流密度。
[0019]进一步的，薄膜线宽均为20μm
±
10％，分别居中布置在海藻酸盐水凝胶基底的长边和短边设置的目的或好处。线宽均为20μm
±
10％，一方面线宽较小，可以减少温度均匀性造成的测试误差，另一方面两线宽相同，分别居中布置在海藻酸盐水凝胶基底的长边和短边设置，可以保证传热模式一致，易于进行热流计算。
[0020]进一步的，第一薄膜热电偶和第二薄膜热电偶的厚度与海藻酸盐水凝胶基底的厚度相同设置，可以保证第一薄膜热电偶、第二薄膜热电偶与海藻酸盐水凝胶基底传热均匀一致，壁面厚度方向的传热误差出现。
[0021]进一步的，正极和负极的一端连接，连接处的正极设置在负极上方，可以保证均匀接触形成热节点，使得输出热电动势稳定。
[0022]进一步的，正极藻酸钠溶剂浸泡海藻酸盐水凝胶基底交联制备而成，存在于U型平面海藻酸盐水凝胶基底的内部，进一步的保证了耐磨损的特性。
[0023]进一步的，负极采用聚乙烯硅酸盐与浸泡海藻酸盐水凝胶基底交联制备而成，存在于U型平面海藻酸盐水凝胶基底的内部，进一步的保证了耐磨损的特性。
[0024]进一步的，第一薄膜热电偶和第二薄膜热电偶分别通过金属引线与外部连接，可以使得无源电压信号易于引出，并且金属引线可以减小内阻，利于与外部仪表阻抗匹配。
[0025]进一步的，第一导线、第二导线、第三导线和第四导线的另一端分别连接电压表，可以使得无源电压信号易于引出，且能区分第一薄膜热电偶和第二薄膜热电偶的输出信号。
[0026]进一步的，短边的长为6mm
±
0.1mm，长边的长为7mm
±
0.1mm，短边和长边的宽度为1mm
±
0.1mm，海藻酸盐水凝胶基底的总宽度为4mm
±
0.1mm，海藻酸盐水凝胶基底的厚度为3mm，可以在方便制备的情况下保证总体积较小，易于使用，同时，体积过大会增加传热引起的误差。
[0027]综上所述，本专利技术利用海藻酸盐水凝胶制备薄膜热流传感器，满足超硬超耐磨的同时，兼具微型化、安装方便的特点，可以用于高磨损环境的热流测量，本专利技术方案合理，结构简单，容易实现，能充分发挥微结构气膜孔定向流动的优势。
[0028]下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
[0029]图1为本专利技术的正视结构示意图；
[0030]图2为本专利技术的剖视图；
[0031]图3为本专利技术的工作原本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钢坯结晶器用海藻酸盐水凝胶薄膜热流传感器，其特征在于，包括海藻酸盐水凝胶基底(1)，海藻酸盐水凝胶基底(1)为U型平面结构，U型平面结构包括长边和短边，海藻酸盐水凝胶基底(1)的内表面分别设置有第一薄膜热电偶和第二薄膜热电偶，第一薄膜热电偶和第二薄膜热电偶通过交联方式连接。2.根据权利要求1所述的钢坯结晶器用海藻酸盐水凝胶薄膜热流传感器，其特征在于，第一薄膜热电偶和第二薄膜热电偶的热节点距离海藻酸盐水凝胶基底(1)边界处的距离为0.2mm
±
0.1mm。3.根据权利要求1所述的钢坯结晶器用海藻酸盐水凝胶薄膜热流传感器，其特征在于，第一薄膜热电偶和第二薄膜热电偶的薄膜线宽均为20μm
±
10％，分别居中布置在海藻酸盐水凝胶基底(1)的长边和短边。4.根据权利要求1所述的钢坯结晶器用海藻酸盐水凝胶薄膜热流传感器，其特征在于，第一薄膜热电偶和第二薄膜热电偶的厚度与海藻酸盐水凝胶基底(1)的厚度相同。5.根据权利要求1所述的钢坯结晶器用海藻酸盐水凝胶薄膜热流传感器，其特征在于，第一薄膜热电偶包括第一薄膜热电偶正极(2)和第一薄膜热电偶负极(3)，第一薄膜热电偶正极(2)和第一薄膜热电偶负极(3)的一端连接，连接处的第一薄膜热电偶正极(2)设置在第一薄膜热电偶负极(3)的上方；第二薄膜热电偶包括第二薄膜热电偶正极(4)和第二薄膜热电偶负极(5)，第二薄膜热电偶正极(4)和第二薄膜热电偶负极(5)的一端连接，连接处的第二薄膜热电偶正极(4)设置在第二薄膜热电偶负极(5)的上方...

【专利技术属性】
技术研发人员：张仲恺，雷嘉明，李乐，李水敏，田边，赵立波，蒋庄德，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：