紗110的捻 度為10轉(zhuǎn)/厘米到300轉(zhuǎn)/厘米。所述捻度是指單位長(zhǎng)度碳納米管線回轉(zhuǎn)的圈數(shù)。當(dāng)所述 碳納米管單紗110的直徑確定時(shí)，適當(dāng)?shù)哪矶瓤梢允顾鎏技{米管單紗Iio具有較好的機(jī) 械性能。這是由于，隨著捻度的增加，所述碳納米管單紗110中沿徑向方向相鄰的碳納米管 之間間距的降低，從而使沿徑向方向相鄰的碳納米管之間的作用力會(huì)增強(qiáng)；但是，當(dāng)捻度過(guò) 大時(shí)，所述碳納米管單紗110中沿軸向方向相鄰的碳納米管之間的作用力反而會(huì)降低。當(dāng) 所述碳納米管單紗110的直徑小于10微米時(shí)，所述碳納米管單紗110的捻度優(yōu)選為250轉(zhuǎn) /厘米到300轉(zhuǎn)/厘米；而當(dāng)所述碳納米管單紗110的直徑為10微米到20微米時(shí)，所述碳 納米管單紗110的捻度優(yōu)選為200轉(zhuǎn)/厘米到250轉(zhuǎn)/厘米；而當(dāng)所述碳納米管單紗110 的直徑為25微米到30微米時(shí)，所述碳納米管單紗110的捻度優(yōu)選為100轉(zhuǎn)/厘米到150 轉(zhuǎn)/厘米。所述碳納米管單紗110的機(jī)械強(qiáng)度可以達(dá)到相同直徑的金線的機(jī)械強(qiáng)度的5-10 倍。本實(shí)施例中，所述碳納米管單紗110的直徑約為25微米，且其捻度約為100轉(zhuǎn)/厘米。
[0020] 由于所述碳納米管單紗110具有光滑且致密的表面結(jié)構(gòu)，故，所述金屬層112可以 和所述碳納米管單紗110形成良好的結(jié)合，不易脫落。所述金屬層112均勻的包覆于所述 碳納米管單紗110的外表面，其厚度為1微米到5微米。當(dāng)所述金屬層112的厚度為1微 米到5微米時(shí)，所述碳納米管復(fù)合導(dǎo)線的電導(dǎo)率可以到達(dá)所述金屬層112中金屬的電導(dǎo)率 的50%以上。當(dāng)所述金屬層112的厚度太小時(shí)，例如小于1微米，一方面不能顯著提高所述 碳納米管復(fù)合導(dǎo)線的電導(dǎo)率，另一方面，還會(huì)使得該金屬層112在使用時(shí)容易被氧化，進(jìn)一 步降低所述碳納米管復(fù)合導(dǎo)線的電導(dǎo)率及使用壽命。另外，實(shí)驗(yàn)證明當(dāng)所述金屬層112的 厚度大于一定值時(shí)，例如大于5微米，所述碳納米管復(fù)合導(dǎo)線的電導(dǎo)率不但不會(huì)顯著增加， 還會(huì)額外增加所述碳納米管復(fù)合導(dǎo)線的直徑。所述金屬層112的材料可以為金、銀、銅等導(dǎo) 電性較好的金屬或合金。本實(shí)施例中，所述金屬層112為厚度約為5微米的銅，從而使該碳 納米管復(fù)合導(dǎo)線100的電導(dǎo)率可以達(dá)到4. 39 X 107S/m，為金屬銅的電導(dǎo)率的75%左右。
[0021] 所述金屬層112可以通過(guò)電鍍、化學(xué)鍍、蒸鍍等方法形成于所述碳納米管單紗110 的外表面，進(jìn)而形成所述碳納米管復(fù)合導(dǎo)線。
[0022] 請(qǐng)參見圖5,本實(shí)施例中，所述碳納米管復(fù)合導(dǎo)線的直徑約為35微米，其拉伸應(yīng)力 可以達(dá)到900MPa以上，為相同直徑下金線的9倍左右。另外，從圖中4還可以看出所述碳 納米管復(fù)合導(dǎo)線的拉伸應(yīng)變率為3%左右。
[0023] 所述第一、第二感應(yīng)元件102a、102b的材料應(yīng)當(dāng)具有足夠的強(qiáng)度和一定的抗腐蝕 性能，以便能制成盡可能細(xì)的絲，保證第一、第二感應(yīng)元件l〇2a、102b具有較高的靈敏度、 信噪比和頻率響應(yīng)特性，同時(shí)具有良好的穩(wěn)定性。碳納米管復(fù)合導(dǎo)線通過(guò)同時(shí)優(yōu)化所述碳 納米管單紗的直徑和捻度以及所述金屬層的厚度，可以具有良好的力學(xué)和機(jī)械性能。通過(guò) 優(yōu)化所述金屬層112的厚度，從而可以使所述金屬層112具有較好的抗氧化性能及耐用性 能；通過(guò)優(yōu)化所述碳納米管單紗110的直徑和捻度，從而可以顯著提高所述碳納米管復(fù)合 導(dǎo)線的機(jī)械性能，因此，碳納米管復(fù)合導(dǎo)線的直徑可以達(dá)到納米級(jí)，作為感應(yīng)元件使用時(shí)， 可以使感應(yīng)元件具有較高的靈敏度和頻率響應(yīng)性能。另外，所述碳納米管復(fù)合導(dǎo)線在使用 時(shí)，即使所述金屬層被高溫熔斷，由于碳納米管具有良好的耐熱性能，所述碳納米管單紗也 不會(huì)輕易斷路，從而還可以使所述碳納米管復(fù)合導(dǎo)線保持通路狀態(tài)，進(jìn)而提高所述碳納米 管復(fù)合導(dǎo)線的耐用性，延長(zhǎng)了感應(yīng)元件的使用壽命以及熱式質(zhì)量流量計(jì)的使用壽命。
[0024] 所述熱式質(zhì)量流量計(jì)100在使用時(shí)，將探測(cè)器200置于待測(cè)流場(chǎng)中，第一感應(yīng)元件 102a和第二感應(yīng)元件102b置于流場(chǎng)中。第一感應(yīng)元件102a通入較小的電流，該電流較小 基本不會(huì)對(duì)第一感應(yīng)元件l〇2a加熱，因此，第一感應(yīng)元件102a的溫度等于流體的溫度。第 二感應(yīng)元件102b通入一個(gè)較大的電流，該電流較大，可以加熱第二感應(yīng)元件102b，使第二 感應(yīng)元件102b的溫度高于流體的溫度。流體流動(dòng)時(shí)，第二感應(yīng)元件102b的熱量被帶走，使 第二感應(yīng)元件102b的溫度發(fā)生變化，從而使第二感應(yīng)元件102b的電阻值發(fā)生變化。由于 第一感應(yīng)元件102a和第二感應(yīng)元件102b均電連接于信號(hào)接收器300中的電路中，第二感 應(yīng)元件102b的電阻值發(fā)生變化造成電路中的電橋不平衡。即相當(dāng)于探測(cè)器200傳遞給信 號(hào)接收器300的探測(cè)信號(hào)。信號(hào)接收器300將信號(hào)傳遞給信號(hào)處理器400,信號(hào)處理器400 將信號(hào)進(jìn)行處理計(jì)算之后，可以得到待測(cè)流場(chǎng)的流速，并通過(guò)顯示裝置500顯示出來(lái)。
[0025] 另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以在本發(fā)明精神內(nèi)做其它變化，這些依據(jù)本發(fā)明精神 所做的變化，都應(yīng)包含在本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種熱式質(zhì)量流量計(jì)，包括一探測(cè)器、一信號(hào)接收器及一信號(hào)處理器，所述探測(cè)器、 信號(hào)接收器與信號(hào)處理器之間相互電連接，所述信號(hào)接收器用于接收探測(cè)器的信號(hào)；所述 信號(hào)處理器用于將信號(hào)接收器產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行計(jì)算和處理；所述探測(cè)器包括一第一感應(yīng)元 件及一第二感應(yīng)元件，所述第一感應(yīng)元件一第二感應(yīng)元件分別為一碳納米管復(fù)合導(dǎo)線，其 特征在于，所述碳納米管復(fù)合導(dǎo)線包括： 一碳納米管單紗，該碳納米管單紗由多個(gè)碳納米管沿該碳納米管單紗軸向旋轉(zhuǎn)加捻構(gòu) 成，該碳納米管單紗的捻度為10轉(zhuǎn)/厘米到300轉(zhuǎn)/厘米，該碳納米管單紗的直徑為50納 米到30微米；以及 一金屬層，包覆于所述碳納米管單紗的外表面，該金屬層厚度為50納米到5微米。2. 如權(quán)利要求1所述的熱式質(zhì)量流量計(jì)，其特征在于，所述第一感應(yīng)元件和第二感應(yīng) 元件懸空設(shè)置、相互平行且彼此間隔。3. 如權(quán)利要求2所述的熱式質(zhì)量流量計(jì)，其特征在于，所述探測(cè)器進(jìn)一步包括一支撐 結(jié)構(gòu)，該支撐結(jié)構(gòu)包括四個(gè)導(dǎo)電支撐桿及一支撐座，每個(gè)導(dǎo)電支撐桿包括一第一端及一第 二端，第二端固定于支撐座，第一端從支撐座上延伸出，所述第一感應(yīng)元件的兩端分別固定 于兩個(gè)導(dǎo)電支撐桿的第一端，所述第二感應(yīng)元件的兩端分別固定于另外兩個(gè)導(dǎo)電支撐桿的 第一端。4. 如權(quán)利要求2所述的熱式質(zhì)量流量計(jì)，其特征在于，所述探測(cè)器進(jìn)一步包括一支撐 結(jié)構(gòu)，該支撐結(jié)構(gòu)為一框體并包括四個(gè)側(cè)板，所述第一感應(yīng)元件及第二感應(yīng)元件的兩端分 別固定于兩個(gè)相對(duì)的側(cè)板。5. 如權(quán)利要求1所述的熱式質(zhì)量流量計(jì)，其特征在于，所述碳納米管復(fù)合導(dǎo)線的直徑 小于等于10微米。6. 如權(quán)利要求1所述的熱式質(zhì)量流量計(jì)，其特征在于，當(dāng)所述碳納米管單紗的直徑小 于10微米時(shí)，所述碳納米管單紗的捻度為250轉(zhuǎn)/厘米到300轉(zhuǎn)/厘米。7. 如權(quán)利要求1所述的熱式質(zhì)量流量計(jì)，其特征在于，當(dāng)所述碳納米管單紗的直徑為 25微米到30微米時(shí)，所述碳納米管單紗的捻度為100轉(zhuǎn)/厘米到150轉(zhuǎn)/厘米。8. 如權(quán)利要求1所述的熱式質(zhì)量流量計(jì)，其特征在于，所述碳納米管單紗中的多個(gè)碳 納米管通過(guò)范德華力緊密結(jié)合。9. 如權(quán)利要求1所述的熱式質(zhì)量流量計(jì)，其特征在于，所述碳納米管單紗中的多個(gè)碳 納米管基本平行排列且沿該碳納米管單紗軸向呈螺旋狀延伸。10. 如權(quán)利要求9所述的熱式質(zhì)量流量計(jì)，其特征在于，所述多個(gè)碳納米管中在延伸方 向上相鄰的兩個(gè)碳納米管之間通過(guò)范德華力首尾相連。11. 如權(quán)利要求9所述的熱式質(zhì)量流量計(jì)，其特征在于，所述多個(gè)碳納米管中沿碳納米 管的徑向方向相鄰的兩個(gè)碳納米管之間的間距小于等于10納米。12. 如權(quán)利要求9所述的熱式質(zhì)量流量計(jì)，其特征在于，所述多個(gè)碳納米管中沿碳納米 管的徑向方向上相鄰的兩個(gè)碳納米管之間的間距小于等于5納米。13. 如權(quán)利要求1所述的熱式質(zhì)量流量計(jì)，其特征在于，所述碳納米管單紗具有光滑且 致密的表面結(jié)構(gòu)。
【專利摘要】一種熱式質(zhì)量流量計(jì)，包括一探測(cè)器、一信號(hào)接收器及一信號(hào)處理器，所述探測(cè)器、信號(hào)接收器與信號(hào)處理器之間相互電連接。所述探測(cè)器包括間隔設(shè)置的第一感應(yīng)元件和第二感應(yīng)元件，第一感應(yīng)元件和第二感應(yīng)元件分別為一碳納米管復(fù)合導(dǎo)線。所述碳納米管復(fù)合導(dǎo)線包括：一碳納米管單紗，該碳納米管單紗由多個(gè)碳納米管沿該碳納米管單紗軸向旋轉(zhuǎn)加捻構(gòu)成，該碳納米管單紗的捻度為10轉(zhuǎn)/厘米到300轉(zhuǎn)/厘米，該碳納米管單紗的直徑為50納米到30微米；以及一金屬層，包覆于所述碳納米管單紗的外表面，該金屬層厚度為50納米到5微米。
【IPC分類】G01F1/86
【公開號(hào)】CN105091966
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410164333
【發(fā)明人】王昱權(quán), 潛力
【申請(qǐng)人】北京富納特創(chuàng)新科技有限公司
【公開日】2015年11月25日
【申請(qǐng)日】2014年4月23日
【公告號(hào)】US20150308873