[實(shí)用新型]一種用于測(cè)量瞬態(tài)軸溫的自更新薄膜熱電偶傳感器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201720848442.0
• 申請(qǐng)日: 2017-07-13
• 公開（公告）號(hào): CN206974557U
• 公開（公告）日: 2018-02-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 崔云先;胡曉勇;薛帥毅;劉義;牟瑜;楊琮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連交通大學(xué)
• 主分類號(hào): G01K7/02
• 分類號(hào): G01K7/02
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責(zé)任公司21212
• 代理人: 王丹,李洪福

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于傳感器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及高速動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架軸箱軸承溫度測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，具體的說(shuō)是涉及一種用于測(cè)量瞬態(tài)軸溫的自更新薄膜熱電偶傳感器。

背景技術(shù)

滾動(dòng)軸承作為機(jī)械設(shè)備的關(guān)鍵旋轉(zhuǎn)和承載部件而得到廣泛應(yīng)用，機(jī)械設(shè)備的精度、壽命和可靠性在很大程度上取決于軸承的性能。而軸承失效又是機(jī)器最常見的故障和損壞原因之一，據(jù)統(tǒng)計(jì)旋轉(zhuǎn)機(jī)械的故障有30％是由軸承引起的，軸承的好壞直接影響著機(jī)器的工況。傳統(tǒng)的軸承溫度監(jiān)測(cè)，一般是將軸溫傳感器安裝在軸承周圍的支撐結(jié)構(gòu)(如軸承座、軸箱體等)表面。但是，這種測(cè)溫方式傳遞路徑冗長(zhǎng)，故會(huì)造成熱量損失和噪聲干擾問(wèn)題。

同時(shí)隨著我國(guó)進(jìn)入“高鐵時(shí)代”,鐵路提速范圍不斷擴(kuò)大,列車速度大幅提升。2014年1月16日，中國(guó)南車制造的CIT500型的試驗(yàn)速度達(dá)到了605公里/小時(shí)，就運(yùn)營(yíng)試驗(yàn)的速度值來(lái)講它是世界上最高的?！耙粠б宦贰奔啊爸袊?guó)制造2025”國(guó)家戰(zhàn)略的實(shí)施，使高速列車國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，列車系統(tǒng)的安全性越來(lái)越受到重視，而高速動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架軸箱軸承溫度監(jiān)測(cè)是確保列車安全運(yùn)行的最重要途徑之一。

但是就目前而言，主要的動(dòng)車組軸溫測(cè)量方法有：數(shù)字溫度傳感器、集成溫度傳感器、音響熱軸探測(cè)系統(tǒng)及紅外線軸溫探測(cè)系統(tǒng)等。隨著高速動(dòng)車組速度的迅速提高，這些軸溫傳感器的響應(yīng)時(shí)間均已無(wú)法滿足快速變化的軸溫測(cè)試需求，若不能及時(shí)監(jiān)測(cè)到軸溫的異常變化，那么在短短幾秒內(nèi)帶有異常情況的列車就可能有幾百米的故障距離，造成嚴(yán)重的安全事故。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有動(dòng)車組軸溫傳感器無(wú)法直接測(cè)量瞬態(tài)軸溫的問(wèn)題,本實(shí)用新型提供了一種用于測(cè)量瞬態(tài)軸溫的自更新薄膜熱電偶傳感器，其可嵌入于高鐵軸承內(nèi)，直接測(cè)量瞬態(tài)軸溫且其具有響應(yīng)迅速、可自更新、安裝方便、體積小、防水防油等優(yōu)點(diǎn)。

本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下：

一種用于測(cè)量瞬態(tài)軸溫的自更新薄膜熱電偶傳感器，其特征在于包括：

截面上形成有凸臺(tái)的第一半圓柱結(jié)構(gòu)，所述凸臺(tái)上沉積有用于測(cè)量瞬態(tài)軸溫的薄膜熱電偶；

截面上形成有與所述凸臺(tái)相匹配的帶有階梯型凹槽的第二半圓柱結(jié)構(gòu)，所述第二半圓柱結(jié)構(gòu)通過(guò)固件與所述第一半圓柱結(jié)構(gòu)扣合為圓柱結(jié)構(gòu)且所述圓柱結(jié)構(gòu)具有薄膜熱電偶的引線端的一端被置于鎧裝套筒內(nèi)。

進(jìn)一步優(yōu)選的，所述薄膜熱電偶至少包括：

沉積于所述凸臺(tái)表面的絕緣薄膜；

沉積于所述絕緣薄膜表面且沿凸臺(tái)的中心軸線對(duì)稱分布的薄膜熱電極一以及薄膜熱電極二，所述薄膜熱電極一以及薄膜熱電極二一端相互搭接形成熱電偶傳感器的熱接點(diǎn)，即測(cè)量端，所述薄膜熱電極一以及薄膜熱電極二另一端分別一一對(duì)應(yīng)粘接有補(bǔ)償導(dǎo)線一以及補(bǔ)償導(dǎo)線二以構(gòu)成引線端；

以及沉積于所述熱接點(diǎn)上的保護(hù)薄膜。

進(jìn)一步優(yōu)選的，所述凹槽為階梯型凹槽結(jié)構(gòu)，即所述凹槽包括一端自測(cè)量端開始延伸，另一端延伸有與之垂直的豎面的第一平面；以及一端與豎面垂直并向引線端延伸的第二平面，且所述第一平面距離第二半圓柱結(jié)構(gòu)截面所對(duì)應(yīng)的槽深小于所述第二平面距離第二半圓柱結(jié)構(gòu)截面所對(duì)應(yīng)的槽深。

進(jìn)一步優(yōu)選的，所述絕緣薄膜采用Al₂O₃絕緣薄膜。

進(jìn)一步優(yōu)選的，所述薄膜熱電極一和補(bǔ)償導(dǎo)線一均采用NiCr合金材料。

進(jìn)一步優(yōu)選的，所述薄膜熱電極二和補(bǔ)償導(dǎo)線二均采用NiSi合金材料。

進(jìn)一步優(yōu)選的，所述保護(hù)薄膜為SiO_xN_y保護(hù)薄膜。

進(jìn)一步優(yōu)選的，所述第一半圓柱結(jié)構(gòu)以及第二半圓柱結(jié)構(gòu)的基體材料為6061鋁合金材料。

進(jìn)一步優(yōu)選的，所述測(cè)量端伸出所述鎧裝套筒端面且可加工成與被測(cè)對(duì)象表面形狀相匹配的形狀。

進(jìn)一步優(yōu)選的，所述固件包括螺釘；且第二半圓柱結(jié)構(gòu)與第一半圓柱結(jié)構(gòu)以凸臺(tái)和所述螺釘進(jìn)行定位并通過(guò)擰緊補(bǔ)償導(dǎo)線平端緊定螺釘?shù)奈捕艘詨壕o補(bǔ)償導(dǎo)線一、二的所對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償導(dǎo)線緊固點(diǎn)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果：

本實(shí)用新型所形成的熱電偶傳感器能夠直接嵌入在高鐵軸承(如雙列圓錐滾子軸承)外圈內(nèi)進(jìn)行測(cè)量，且其動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間達(dá)微秒級(jí)，可實(shí)現(xiàn)軸承瞬態(tài)溫度的直接測(cè)量。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型所述自更新薄膜軸溫傳感器的分層結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型所述第二半圓柱結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本實(shí)用新型所述NiSi掩模結(jié)構(gòu)圖；