專利名稱：測量碳勢和氮勢用的傳感器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于熱處理中氣氛測量技術，主要涉及一種在高溫下測量碳勢和氮勢用的傳感器。該傳感器尤其適用于在滲碳爐內、滲氮爐內、可控氣氛熱處理爐內、可控氣氛發(fā)生器內及其它通過改變爐內氣氛碳勢達到滲碳、滲氮或防止氧化、脫碳之目的的氣氛碳勢或氮勢的測量。
在現有的碳勢或氮勢測量中，與本發(fā)明最接近的傳感器有純鐵絲或鎳合金絲傳感器(通常稱為熱絲法)。這種傳感器是將一根直徑為φ0.08-0.20mm、長300-1000mm的純鐵或鐵鎳合金絲纏繞在石英、氧化鋁或其它在高溫下絕緣性好的骨架上，絲兩端焊接在電阻值小的導線上，測量時，將傳感器插入待測氣氛中，測出絲的電阻值(實際上也包含了導線的電阻值)，根據電阻值大小計算出氣氛的碳勢或氮勢。這種傳感器與目前用得最多的氧探頭方法相比，具有探頭成本低和不受氣氛組成的影響的優(yōu)點，但由于所用的絲不僅細，而且長，在高溫下容易斷裂，使用壽命較短，更換絲也不夠方便(需要焊接)。
這種結構設計方式要求傳感器絲的電阻足夠大(這種情況下才能忽略導線的電阻)。
本發(fā)明的目的是提供一種壽命長、更換方便的電阻法測碳勢或氮勢用的傳感器。
本發(fā)明提出的傳感器為主要由一個含碳量小于1.3％、0.05-0.40mm厚、0.4-6mm寬、10-300mm長的金屬電阻片，連接在金屬電阻片兩端用于向其提供工作電流的導線，連接在金屬電阻片兩端用于通過其測量金屬電阻片兩端電壓的導線構成。
兩根導線分別通過金屬片連接金屬電阻片的一端，構成為金屬電阻片提供工作電流的回路；另兩根導線分別通過金屬條，金屬壓片與金屬電阻片的一端連接，構成測量金屬電阻片兩端電壓的回路。其中，金屬壓片將金屬片、金屬條與金屬電阻片連接一起。
金屬片和金屬條固定在絕緣體上，使它們不能作相對運動且保持相互絕緣。
傳感器上裝有熱電偶，用于測量金屬電阻片周圍的溫度。
本發(fā)明提出的傳感器采用四線方式，即提供工作電流的兩根導線與測量電壓的兩根導線分開，這種測量電阻的方式，與導線電阻大小無關，所以，其電阻可以小或很小。由此可將金屬電阻片設計為截面比較大、長度較短的結構方式，具有使用壽命長的特點，其結構設計方式并具有更換方便的特點。
本發(fā)明實施例提供的附圖為附

圖1為本發(fā)明傳感器原理圖。
附圖2為本發(fā)明傳感器示意圖。
附圖3為固定金屬片和金屬條的高溫絕緣骨架示意圖。
附圖4為圖3A向視圖。
附圖5為本發(fā)明傳感器裝配結構示意圖。
附圖6為圖5A向視圖。
結合實施例給出的附圖對本發(fā)明加以進一步說明
如附圖1所示，本發(fā)明提出的傳感器主要由一個含碳量小于1.3％、0.05-0.40mm厚、0.4-6mm寬、10-300mm長的金屬電阻片1，連接在金屬電阻片兩端用于向其提供工作電流的導線6，連接在金屬電阻片兩端用于通過其測量金屬電阻片兩端電壓的導線7構成。
如附圖2所示，本發(fā)明傳感器包括有金屬電阻片1、為金屬電阻片提供工作電流的導線6，通過其測量金屬電阻片兩端電壓的導線7；導線6通過金屬片2(導線6焊接在金屬片2上)與金屬電阻片1的兩端連接，構成為為金屬電阻片1提供工作電流的回路；即導線6——金屬片2——金屬電阻片1——金屬片2——導線6；導線7通過金屬條5、金屬壓片3連接在金屬電阻片1兩端(導線7焊接在金屬條5上，金屬條5與金屬壓片3相接)，構成通過其測量金屬電阻片兩端電壓的回路；即導線7——金屬片5——金屬壓片3——金屬電阻片1——金屬壓片3——金屬條5——導線7。金屬電阻片1兩端被壓在金屬壓片3與金屬片2之間，金屬片2、金屬壓片3上帶有螺紋孔，通過螺釘4將金屬壓片3、金屬電阻片1、金屬片2緊固。金屬壓片3與金屬條5相連，其中金屬片2和金屬條5被固定在絕緣體8上。金屬電阻片可采用鐵碳合金、鐵鎳合金或純鐵等。在傳感器上設置熱電偶9，用于測量金屬電阻片周圍溫度。
傳感器工作原理將傳感器插入待測滲碳氣氛中保持一定時間，電阻片的含碳量與氣氛碳勢達到平衡(相等)，在導線6上通過一定電流I時，通過測量金屬電阻片兩端的電壓U，計算金屬電阻片的電阻值R＝U/I，該電阻R是溫度T、金屬電阻片的含碳量C、金屬電阻片原始含碳量Co(制造該金屬電阻片所用材料的含碳量)和該金屬電阻片(具有原始含碳量Co)在0℃時的電阻值Ro的函數，即碳勢(等于C)＝f(Ro，Co，R，T)。測量氮勢的工作原理與測量碳勢的工作原理完全相同。
如附圖5、6所示，金屬電阻片用0.2mm厚、1.5mm寬的純鐵(含碳量可以忽略，即Co＝0)制成，兩個金屬片2和兩個金屬條5及熱電偶9固定在Al2O3陶瓷骨架8上，將金屬電阻片剪成一定長度(沒有嚴格要求)，將兩端壓在金屬片2和金屬壓片3之間并測出其在0℃的電阻值Ro，在傳感器上裝一個K型熱電偶9，Al2O3陶瓷骨架裝在一個不銹鋼陶管10內。更換金屬電阻片1時只需將螺釘4松開，取下原有的，換上新的，再將螺釘壓緊即可。如果有必要，在更換金屬電阻片時將金屬片、金屬條和金屬壓片表面清理干凈，使它們具有良好的導電性。更換過新的金屬電阻片后必須首先測出金屬電阻片在0℃的電阻值Ro才能使用，在使用過程中不得松動螺釘4，以免電阻值Ro發(fā)生變化影向測量精度。
權利要求
1.一種測量碳勢和氮勢用的傳感器，本發(fā)明的特征是本發(fā)明提出的傳感器為主要由一個含碳量小于1.3％、0.05-0.40mm厚、0.4-6mm寬、10-300mm長的金屬電阻片(1)，連接在金屬電阻片(1)兩端用于向其提供工作電流的導線(6)，連接在金屬電阻片兩端用于通過其測量金屬電阻片兩端電壓的導線(7)構成。
2.根據權利要求1所述的測量碳勢和氮勢用的傳感器，其特征是兩根導線(6)分別通過金屬片(2)連接金屬電阻片(1)的一端，構成為金屬電阻片提供工作電流的回路；另兩根導線(7)分別通過金屬條(5)，金屬壓片(3)與金屬電阻片(1)的一端連接，構成測量金屬電阻片兩端電壓的回路，其中，金屬壓片(3)將金屬片(2)、金屬條(5)與金屬電阻片(1)連接一起。
3.根據權利要求1所述的測量碳勢和氮勢用的傳感器，其特征是在傳感器上裝有用于測量溫度的熱電偶(9)。
全文摘要
本發(fā)明屬于熱處理中氣氛測量技術。其測量用傳感器主要由一個含碳量小于1.3％、0.05－0.40mm厚、0.4－6mm寬、10－300mm長的金屬電阻片，連接在金屬電阻片兩端用于向其提供工作電流的導線，連接在金屬電阻片兩端用于通過其測量金屬電阻片兩端電壓的導線構成。通過測出金屬電阻片的電阻值確定出碳勢或氮勢值。本發(fā)明的傳感器適用于直接在爐內測量碳勢或氮勢，具有電阻片壽命長、更換方便、成本低的特點。
文檔編號G01N27/04GK1392407SQ0111502
公開日2003年1月22日 申請日期2001年6月16日 優(yōu)先權日2001年6月16日
發(fā)明者劉艷玲 申請人:劉艷玲