[发明专利]一种温度传感器以及温度测量方法

说明书

本发明提供了一种温度传感器以及相应的温度测量方法，可以用于测量2000K‑3000K以上的高温，所述温度传感器包括测温结区、粗臂和细臂，其中所述粗臂的一端与所述测温结区的一端连接，所述细臂的一端与所述测温结区的另一端连接，组成所述粗臂的材料与组成所述细臂的材料实质相同，组成所述粗臂的材料与组成所述测温结区的材料实质相同，所述粗臂的横截面积大于所述细臂的横截面积；所述测量方法为将所述温度传感器的测温结区与待测物体接触，由所述粗臂和细臂间的电势差计算待测物体的温度。本发明的该温度传感器克服了传统热电偶中由合金组成的测温结区熔点低，存在带来误差的接触电阻等问题，提高了测量温度的准确性以及测温范围。

技术领域

本发明涉及温度传感领域，特别是一种可以用于测量2000K-3000K的高温温度传感器以及温度测量方法。

背景技术

温度传感器是用于将温度信号转换成其他信号，从而测量温度的传感器。在航空航天、汽车、医疗等各个领域无不具有重要的意义。温度传感器分为非接触式温度传感器和接触式温度传感器。接触式温度传感器是指通过传感器的测温区域与待测温物体接触来测量温度的传感器，具有测量精度高、适用范围广等优点。

热电偶（thermocouple）是目前应用非常广泛的一种接触式温度传感器。通过测量组成热电偶的两种不同金属在相同的温度梯度中产生的电势差，即可获得待测物体的温度。热电偶的测温区域称作结区（junction area）。热电偶的结区通常由组成该热电偶的两种金属的合金构成。该两种金属之间的界面会产生接触电阻，导致电势差测量不准确。此外，由于合金的熔点低于组成该合金的金属，从而限制了热电偶可以测量的最高温度。

发明内容

本发明提供了一种温度传感器以及使用该温度传感器测量温度的方法。该温度传感器，通过利用横截面积不同的同种材料在相同温度梯度下产生的电势差，获得待测物体的温度。该温度传感器通过改变结区的结构，提高了测量准确度，并且提高了高温测量范围。

第一方面，本发明提供了一种温度传感器，包括测温结区、粗臂和细臂，其中所述粗臂的一端与所述测温结区的一端连接；所述细臂的一端与所述测温结区的另一端连接；组成所述粗臂的材料与组成所述细臂的材料实质相同；所述组成所述粗臂的材料与组成所述测温结区的材料实质相同；所述粗臂的横截面积大于所述细臂的横截面积。

通过上述方案，该温度传感器的测温结区由单一材料构成，而非成分不确定的合金，从而减少了不同金属之间的接触电阻，提高了电势测量的准确度，从而提高了温度测量的准确度。

第二方面，本发明提供了一种温度测量方法，包括：将第一方面所述的温度传感器的所述测温结区与待测温物体接触，所述待测温物体的温度为第一温度；将所述粗臂的另一端与所述细臂的另一端均置于温度为第二温度的环境中，所述第一温度与所述第二温度不同；测量所述粗臂的另一端与所述细臂的另一端之间的电势差；根据所述电势差以及所述第二温度，计算所述第一温度。

根据第一方面或第二方面，可选的，所述组成所述粗臂的材料为熔点在2000开氏度以上的高温金属。所述组成所述细臂的材料为熔点在2000开氏度以上的高温金属。所述组成所述测温结区的材料为熔点在2000开氏度以上的高温金属。

根据第一方面或第二方面，可选的，所述组成所述粗臂的材料为金属钨，或者金属钼，或者金属铼，或者金属铑中的一种。所述组成所述细臂的材料为金属钨，或者金属钼，或者金属铼，或者金属铑中的一种。所述组成所述测温结区的材料为金属钨，或者金属钼，或者金属铼，或者金属铑中的一种。

上述金属的熔点高，可以用来测量高温热源的温度。由于测温结区的材料为单一金属，因此可测量的最高温度，接近于该金属的熔点，不会由于合金而降低测温结区的熔点，从而可以用于测量传统热电偶无法测量的2000开氏度以上的高温热源。此外，金属钨、金属钼等材料不是贵重金属，与传统的钨铼热电偶相比降低了生产成本。