CN106461440B - 对流体流动的物理参数敏感的元件的制造方法以及相应的敏感元件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及制造对流体流动的至少一个物理参数敏感的元件的方法，包括包含在单次浸渍周期中的步骤，其将预装配的敏感元件的芯部浸渍在熔融玻璃中，所述芯部包括至少两个纵向通道，连接到至少双线绕组的至少两个传导性连接线纵向地穿过纵向通道，所述绕组适于形成电阻或感应回路以便检测所述物理参数，所述浸渍允许将连接线密封在通道内部，允许在单次浸渍中填充所述通道并且涂覆芯部的外部，此芯部在所述单次浸渍周期的末端以此种方式被密封且涂覆，以便获得装配好的敏感元件。有利地，绕组是“螺旋地”缠绕在纵向通道的内部，此浸渍使得能够将连接线保持在绕组上并且控制绕组的匝之间的间距。

Description

对流体流动的物理参数敏感的元件的制造方法以及相应的敏 感元件
技术领域
本发明涉及制造用于测量流体流动中的诸如温度、振动、速率或压力的至少一个物理参数的装置的敏感元件的方法。此测量装置尤其应用于航空中。
背景技术
对流体流动的至少一个物理参数敏感的元件必须能够操作，尤其在航空中，在侵蚀性环境中，同时尽可能良好地经受流体的温度变化、供给电流变化、冲击、振动、压力与流动力。
已知敏感元件包括长圆形心轴，连接到缠绕在芯部的外表面上的单线或双线绕组传导连接线纵向地穿过芯轴，以及围绕长圆形芯部及其单线或双线绕组的绝缘玻璃涂层。
为制造此敏感元件，通过刷子将玻璃与水的混合物涂覆到缠绕芯部并且进入到连接线穿过其中的纵向通道中，以将传到性连接线密封在通道内部。然后在炉中干燥与烘烤此芯部。此操作重复几次以便确保良好质量的涂覆与密封。
在制造过程中，为了以玻璃涂覆外部，在周围环境温度下将缠绕芯部浸渍在玻璃与水的混合物中，然后干燥并且炉烘烤。再次，重复此操作若干次以获得期望的玻璃厚度。
在不能实现此浸渍的情形中，可以通过刷子在周围环境温度下涂覆玻璃与水混合物来产生此外部玻璃涂层，然后同样进行干燥并且炉烘烤。再次，重复此操作若干次以获得期望的玻璃厚度。
在制造过程中，为了将连接线密封在芯部孔内部，将陶瓷滑动件(在周围环境温度下的水、以及玻璃和/或结晶氧化物的混合物)引入到此孔中，通过浸渍在滑动件中或者暴露到真空和/或通过刷子，然后再次干燥与炉烘烤。根据此方法，此操作可以重复几次以获得期望的密封质量。
一个问题是此方法复杂，因为其具有必须重复若干次的多个步骤。端部密封在通道内部可以改进，因为一旦此滑动件被烘烤它就难以通过滑动件替换此通道，这弱化了敏感元件。
发明内容
本发明解决了上述问题，并且为此目的提出了制造对流体流动的至少一个物理参数敏感的元件的方法，包括单次浸渍周期，使得对于预先装配的敏感元件来说能够变成装配好的敏感元件，单次浸渍周期包括将预装配的敏感元件的芯部浸渍在熔融玻璃中，即以液体形式的玻璃中并且在高温下，所述芯部包括至少两个纵向通道，连接到至少双线绕组的两个传导性连接线纵向地穿过纵向通道，所述绕组适于形成电阻或感应回路以便检测所述物理参数，所述浸渍使得能够密封通道内部的连接线3，在单次浸渍中填充所述通道并且涂覆芯部的外部，此芯部在所述单次浸渍周期的末端被密封且涂覆，单次浸渍周期包括以缓慢速度将芯部部分浸渍在熔融玻璃中的步骤，随后是以快速度将芯部完全浸渍在熔融玻璃中的步骤。
有利地，本发明通过下述特征，单独或者以它们可能的技术组合中的任一个完成。
双线绕组缠绕在芯部的外表面上，浸渍使得能够涂覆由此缠绕的芯部的外部。
绕组是“螺旋状”缠绕在纵向通道的内部，此浸渍使得能够将连接线保持在绕组上的适当位置处并且控制绕组的匝之间的间距。
预先装配的敏感元件包括围绕芯部的管子，所述管子优选地由玻璃或陶瓷制成，所述管子使得能够在浸渍过程中控制涂层的最小厚度。
单浸渍周期包括预加热与清洗预装配好的敏感元件的步骤，其包括将所述预装配的敏感元件定位为靠近熔融玻璃，以便使其达到接近所述熔融玻璃的温度。
单次浸渍周期包括从熔融玻璃缓慢提取芯部的步骤，随后是以从炉的热区快速提取芯部的步骤。
此方法，在包括单次浸渍周期的步骤以后，包括通过在适当与受控温度下对玻璃进行热处理、经由应力消除而使装配好的敏感元件的电学行为稳定的步骤，以便获得最终的敏感元件。
连接线与绕组由铂合金制成，并且芯部例如通过添加氧化钇或氧化镁而部分地或全部地由稳定的锆制成。
熔融玻璃具有400℃与1200℃之间的温度，通常具有950℃的温度。
本发明还涉及通过根据本发明的方法获得的敏感元件以及包括一个此敏感元件的测量装置。
因此，本发明包括使用熔融玻璃，优选地使用陶瓷，其具有完美地适于芯部的、适于连接线与绕组的材料(热粘性、受控的膨胀、弹性、淬火适应性、化学侵蚀性等)的特征并且将芯部浸渍在熔融玻璃中以便在相同操作过程中致使：
通过在纵向通道中上升的玻璃密封连接线(足以穿过液体玻璃和/或足够的液体玻璃的毛细现象)；
未使用通道的任何可能的堵塞(如果芯部是标准化的)；
通过在芯部上的液体玻璃的表面张力涂覆外部。
如果绕组在芯部内部是“螺旋形的”，那么绕组在芯部的孔内部受到保护(两个或四个孔)但是通过浸渍在熔融玻璃中利用连接线保持在适当位置中。这使得能够在无机械地张紧螺旋绕组的匝的情况下逐渐地填充孔，直到连接线被有效地密封。
具体地说，当芯部由锆制造并且连接线由铂制造时，锆的热膨胀系数与铂的热膨胀系数足够接近，此匝可以通过诸如玻璃的“刚性”物质而非诸如其中颗粒未化学地结合在一起的紧凑粉末的“柔性”物质保持在适当位置中，由此提高了在高振动应力下的性能并且使其能够容易确保电阻回路与芯部的外表面之间的非常高的介电强度。此外，通过使用初始地覆盖以一层仅几微米的陶瓷釉的铂线(例如通过诸如镍的更加容易地可氧化金属直接地附着到铂或者经由铂的非常细微的电结合)，在连接线与匝均匀***到陶瓷芯部的孔中以前，此元件的电阻的校准可以“在直线部分上”实现。此外，在此构造中，此陶瓷芯部不再必要地具有细长形状，也不必具有恒定横截面。此另选将由此使其还能够相对于待测量的区域优化陶瓷的形状，以便其机械装配在传感器本体上或者任何其它几何束缚上。可以通过对我们当前的芯部进行挤压等而且此外通过CIM(陶瓷注塑成型)或机加工成密实块材料进一步获得此陶瓷部分。
如果敏感元件包括玻璃或陶瓷管子，那么玻璃或陶瓷管子可以承受较高的介电应力同时降低制造成本。此设计具有下面的主要优点:
保持当前陶瓷芯部以及简化中间陶瓷芯部的机加工(应力释放直到通道显示与制造半球形端部相比需要较少的灵巧与时间)；
避免缠绕线/连接线的“盲”操作；
确保所述绕组与外部之间的高介电强度：
径向地：管子绝缘材料与玻璃的最小厚度
轴向地：芯部相对于线的过多长度。
此外，基于管子的厚度，熔融玻璃不再需要形成外涂层的显著厚度。
有利地，使用十足流体玻璃使得能够减小外涂层的厚度并且由此甚至减小不规则性(水滴作用)。毛细作用使得能够正是将此十足流体玻璃保持在填充内部空间内部的适当位置处。
本发明还提出了通过根据本发明的方法获得的敏感元件。
最后地，本发明还提出了包括根据本发明的敏感元件的测量装置。
附图说明
通过下面的单纯说明性并且非限定性的描述，本发明的其它特征、目的与优点将会变得显而易见，并且这些描述必须参照附图来理解，在附图中：
图1示出了根据本发明的敏感元件的概视图；
图2示出了根据本发明的敏感元件的立体图；
图3示出了根据本发明的敏感元件的剖视图；
图4示出了包括根据本发明的敏感元件的传导线的纵向通道的局部视图；
图5示出了根据本发明的敏感元件的剖视图；
图6示出了根据本发明的敏感元件的剖视图；
图7示出了根据本发明的用于制造敏感元件的方法的步骤；
图8示出了根据本发明的用于制造敏感元件的方法的子步骤；
图9a到图9e示出了参照图8描述的子步骤的实施。
在全部附图上类似元件具有相同的附图标记。
具体实施方式
参照图1，对流体流动的至少一个物理参数敏感的元件1包括传导性连接线3从那里延伸的长圆形本体2。
参照图2，长圆形本体2特别地包括长圆形芯部4，基于包括缠绕在芯部4的周围的传导性线的连接线的数量，连接到为至少双线的绕组5的传导性连接线3纵向地穿过芯部4。
如可以在图2中看到的，绕组5缠绕在芯部4的外表面上。
由玻璃或玻璃陶瓷6制成的绝缘涂层围绕长圆形芯部4及其绕组5，以确保线的强度以及元件对外部环境的水密封性。通过在特定浸渍周期过程中将芯部4浸渍在熔融玻璃中获得此玻璃或玻璃陶瓷绝缘涂层(如将在下面详细描述)。
参照图3，长圆形芯部4包括至少两个纵向通道7，以使传导性连接线3穿过其中。
有利地，连接线3从长圆形芯部4的另一端是可接近的，并且然后利用焊接或钎焊8连接到缠绕在芯部4的外表面上的绕组5。连接线3有利地预先成形为“Z”状，以便通过摩擦将它们更好地保持在纵向通道内部的适当位置中。图4示出了在连接线3预先成形为“Z”状的情况下纵向通道7的局部视图。
另选地，参照图5，双线绕组“螺旋地”缠绕在纵向通道7的内部。
连接线3以及绕组5优选地由诸如铂或钯的贵金属制成，以使它们在高温下不会氧化。
基于芯部4的长圆形几何形状，通常通过挤压获得芯部4。
作为说明，连接线3通常具有大约十分之一或十分之五毫米的直径，然而此绕组包括具有大约十微米至五十微米的直径的铂线。
此外，芯部4通常是陶瓷的并且尤其是钇或镁的(即，通过一些百分比的钇氧化物或镁氧化物稳定的锆)。如将会连接的，这是敏感元件的主要结构。
芯部4的材料提供它下面的特性：
它是机械地耐性的以承受机械应力(弯曲、扭曲、牵引/压缩、振动、冲击等)。
它足够地电绝缘以避免妨碍传导性绕组(绝缘电阻与介电强度)。
其承受操作温度(–260℃/+500℃)，而且涉及作为浸渍周期的一部分的温度(400℃到1200℃)。
它承受操作热冲击(高达150℃/s)，而且承受在浸渍周期过程中遇到的更加严重的热冲击(在几百摄氏度的范围上的大约2000℃/s)。
在通常操作温度下其通过差温膨胀在铂绕组上包括的限制是可忽略的，铂的自然膨胀直接管理其电响应(RT＝ρTLT/ST)并且允许敏感元件紧密地遵守CallendarVan Dussen法则。
它足够热绝缘以避免干扰通过绕组获取的热测量。
它足够热绝缘以避免将附接区域的温度传送到缠绕区域(轴向热传导)。
它具有最佳形状以便允许绕组尽可能地接近待测量的区域(封装在微小本体中的元件)或者允许流体流动尽可能多地接触绕组(在元件周围的气动热流)，以使其响应时间最小化。此外，其旋转形状防止它对流体流动的角定向敏感。
此外，锆的使用允许与传统地用于RTDs的陶瓷相比的更好的热机械性能(电阻温度检测器或装置)：橄榄石或铝。这是由于锆具有特别有益的热特性：非常低的热传导性及其形成的特定热量，尽管每单位体积的相对高的质量、低热溢出率(良好的“热屏”，因为差地捕获表面交换热量)，非常低的热扩散率(良好的“热障”因为捕获在表面上的热量差地扩散到材料中)。稳定氧化锆还具有卓越的机械特征：对弯曲的良好机械耐性、相对适度的杨氏模量(“弹性”而不是“刚性”与“脆性”响应)。这些良好的机械特性还使得能够通过进一步减小此厚度使此芯部最小化。
此外，锆具有非常接近在用于绕组的航空中使用的主要金属材料(主要地铂合金)的热膨胀系数，这使它们关于温度的电响应的干扰最小化。
此外，尽管镁按属性非常亲水，其用作锆的稳定剂使其能够使锆对湿热的易感性最小化，并且即使在没有任何外部机械应力的情况下，通过每单位体积膨胀大约3％避免导致从四方晶相变换到负责钇锆的破坏的单斜晶相。
镁化锆的另一个优点是其颜色。镁在其含量增加时给予锆变得更加明显的赭色，然而例如不管其钇氧化物含量是多少钇锆都是自然的白色。
此颜色可以由此用作在制造过程以后的陶瓷的结晶状态的简单且快速的“视觉指示器”。
另选地或另外地，参照图6，敏感元件1包括芯部4通过绕组5与连接线3***其中的玻璃或陶瓷管子40。管子40使得能够控制芯部4周围的涂层6的厚度。特别地，管子40使得能够限定涂层6的厚度。在此情形中，芯部的端部应力消除以允许纵向通道显示通过。绕组在两个连接点50处连接到输出侧(其中连接线从芯部4出来的地方)上的连接线3，并且在定位于在相对侧上具有期望电阻值的芯部4上的连接点51处成对连接。
现在跟随对根据参照图7的实施方式的用于制造敏感元件的方法进行描述。
我们以包括至少两个纵向通道7的长圆形芯部4开始。
在第一步骤(步骤E1)中，传导线缠绕在芯部4周围，以获得缠绕在芯部4的外表面周围的传导线的绕组5。
如果绕组5是螺旋状的，就将其***到纵向通道中。
在第二步骤(步骤E2)中，缠绕传导线5通过折射玻璃(通过刷子施加的水和氧化物滑动面，干燥然后炉烘烤)结合到芯部4。此步骤使得能够通过改变金属的晶体结构使绕组5电性地再生，以允许并且考虑部件的处理。
在第三步骤(步骤E3)中，连接线***到纵向通道7的内部中。连接线有利地预先成形为“Z”状，以便改进它们保持在纵向通道内部(参见图4)。
在第四步骤(步骤E4)中，绕组5连接到连接线3，以便形成对于待测量的物理参数敏感的电阻回路。如前所述，通过钎焊或焊接8执行此步骤。
在第五步骤(步骤E5)中，连接线3通过折射玻璃或玻璃陶瓷部分地预结合到芯部4(通过刷子施加水与氧化物滑动面，干燥然后在炉中烘烤)。
应该有利地指出的是，部分预结合的此步骤基本上用于允许在制造处理过程中处理敏感元件但是不以任何方式促进连接到芯部4的线3的密封。
人们可以有利地继续第六步骤，在此处理阶段中，通过对成对缠绕适当长度的线进行钎焊来对绕组的电阻进行校准(步骤E6)。
在上述步骤结束时，获得的预装配的敏感元件10包括芯部4、绕组5和连接线3，并且在那里可适用的管子40。预装配的敏感元件10是将被修改以获得装配好的敏感元件10’的敏感元件。
选择性地，关于图5的敏感元件，在第七步骤(步骤E7)中，在这里能够将芯部4***到管子40中(在图6中以虚线描述了步骤E7以显示其是选择性的)。在第八步骤(步骤E8)中，实施单次浸渍周期以便在此周期期间，通过玻璃的层继续涂覆缠绕的芯部，并且在单次浸渍中在高温(400℃到1200℃)下的熔融玻璃中将预装配的敏感元件10的芯部4的纵向通道7中的连接线3最终密封。这里应该具体指明的是预先装配的敏感元件10并非全部浸渍不是。具体地说，仅芯部4及其绕组(在芯部4内部或外部)完全地浸渍，连接线3的仅微小部分浸渍(大约毫米或更小)。
此外，这里具体规定术语“浸渍周期”在这里应该理解为表示一系列子步骤，特别地包括降低敏感元件、如此浸渍在熔融玻璃中、从熔融玻璃提取(下面详细描述子步骤)及其受控的固化。此外，具体规定在浸渍周期以后，完全地涂覆芯部4。
根据本发明，实现涂覆与最终密封的浸渍周期(步骤E8)，有利地包括参照图8和图9a到图9e描述的下面的子步骤。
在初级子步骤E70中，敏感性元件10附接在一对镊子(未示出)的端部。
在子步骤E71中，预先装配的敏感元件10快速地下降(即，几厘米，通常地两到十厘米)到炉60中直到其在高温下的容纳在折射坩埚50(参见图9a)中的熔融玻璃51(也就是说液体形式并且处于高温(400℃到1200℃))上方，以便预加热芯部4，从而在随后的浸渍过程中避免其冷却玻璃51，这将使其太粘性而不能穿入到纵向通道7中并且将连接线3密封在纵向通道7内部。由此，芯部4达到熔融玻璃的温度的75％与95％之间的温度。优选地，预先装配的敏感元件10保持在熔融玻璃上方几十秒钟，通常一分钟。
玻璃有利地由两个主族成分制成：
网状组织形成元素：
二氧化硅SiO2：不那么昂贵并且对热冲击具有良好耐性。在另一个方面，其具有高的熔融温度(基于结构在1650℃到1730℃)，其具有低的热膨胀系数并且具有低的淬火强度。
氧化铅PbO：具有低的熔融温度(888℃)，其提供了非常流体玻璃，具有良好的淬火强度(非常弹性)。在另一个方面，其具有差的热电绝缘特性(>250℃)。
氧化锌ZnO：越来越多地用作氧化铅的替换物，提供了实际上流体的玻璃，具有良好的淬火强度。在另一个方面，其具有高的熔融温度(1975℃)并且具有差的热电绝缘特征(>400℃)。
硼酐B2O3：具有低熔融温度450℃，具有对热冲击的良好耐性，具有良好的淬火强度(弹性)。在另一个方面，如果超冷尽管高的沸腾温度(1860℃)它也可以分解并且蒸发，其具有低膨胀并且对化学侵蚀(水、酸等)具有低耐性。
五氧化二磷P2O5：具有低熔融温度(340℃)。在另一个方面，如果超冷(沸点在360℃)的话其可以非常快速地蒸发。
非晶铝Al2O3：具有高的表面张力，对化学侵蚀(水、酸等)具有良好耐性，具有良好电绝缘特征，具有良好热传导性。在另一个方面，其具有非常高的熔融温度(2054℃)，其非常粘性，并且具有低的淬火强度。
非晶锆ZrO2：具有高的表面张力，对化学侵蚀具有良好的耐性(水、酸等)。在另一个方面，其具有非常高的熔融温度(2715℃)，其非常粘性，其具有差的热绝缘特性(>500℃)并且具有低的热传导性。
应该指出的是非晶铝和非晶锆难以使用并且昂贵。
网状组织改性剂：
第一类型包括熔融器：它们使得能够改变网状组织，通常地通过弱化原子键或核键，通常损害对化学侵蚀性的耐性。它们通常包括碱性氧化物：
苏打氧化钠：使其能够降低熔融温度与粘度；
氧化钾K2O：使其能够降低熔融并且改进淬火耐性(增加结合的弹性)。
非晶氧化镁MgO：其改进了对化学侵蚀(水、酸等)与热传导性的耐性。
氧化钡BaO(瓷釉与陶釉中极为普遍使用的氧化物)：不管其自身的高熔融温度(1920℃)依然降低熔融温度，提高淬火耐性(极大地增加了弹性与机械强度)与表面硬度。在另一个方面，如果超冷尽管高的沸腾温度(2000℃)其仍然可以分解并且蒸发。
氧化铅PbO：降低熔融温度、增加流体性、提高淬火强度(增加结合的弹性)，但是降低热电绝缘特征。
第二类型是稳定剂：它们使得能够稳定或控制通过熔融器变弱的网状组织。
氧化钙CaO(最普遍使用的“便宜”稳定剂)：其提高了机械强度、提高了对化学侵蚀(水、酸等)的耐性，但是增加了在退火时再结晶的风险。
氧化锌ZnO：(越来越多地用作氧化铅的替换物)，其提供了具有良好淬火强度(非常弹性)的实际上流体的玻璃。在另一个方面，其具有高的熔融温度(1975℃)并且具有差的热电绝缘特征(>400℃)。
氧化亚铁Fe2O3：减小了热电绝缘特征。呈绿色的色彩可以通过氧化锰MnO2(也称作为“玻璃制造肥皂”)被“清洗”掉。
氧化铅PbO：降低熔融温度、增加流体性、提高淬火强度(增加结合的弹性)，但是降低热电绝缘特征。
玻璃并且特别是其制造方法(装配)，其中选择所述制造方法获得玻璃，其具有：
热膨胀系数与陶瓷芯部、绕组与连接线相配，在外釉与内密封件之间中间物。
粘度与表面张力与此处理相配。
熔融温度相对于元件的操作温度足够高，但是对于限定在芯部与绕组上的机械应力来说足够低。
良好的淬火强度用于避免剥落或开裂。
适于低温退火；
对化学侵蚀(水、酸、碱、酯磷酸盐等)的良好的耐性；
用于密封连接线的良好的剪切强度；
对陶瓷芯部与连接线的良好的化学粘附；
对陶瓷芯部与金属线无害的化学侵蚀。
通过实例的方式，此玻璃可以包括：
大约仅15％的二硅；
超过70％的高氧化铅含量；
超过10％的高氧化硼含量。
同时地在对芯部4进行预先加热的情况下，由于在炉60中占优势的热量，因此通过热解使芯部4经历清洗。由此，芯部4被清除有机污染(来自手的皮脂等)，这确保了将玻璃附着到芯部4与绕组5的可重复性。
在子步骤E72中，预先装配的敏感元件10的芯部4部分地浸渍在熔融玻璃51(参见图9b)中。术语“部分地浸渍”应该理解为意味着，如可以在图9b中看到的，芯部4几乎完全地浸渍(到其长度的大约90％)。
缓慢地执行部分浸渍(每秒中几毫米，通常地在每秒钟两毫米与十毫米之间)，并且由此芯部4保持浸渍的时间耗费了填充通道的时间(通常大约一分钟)。
芯部4的部分浸渍使得能够：
通过足够缓慢的部分浸渍逐渐地表面处理使芯部4达到与熔融玻璃51相同的温度；
由于足够缓慢的部分浸渍避免空气的微气泡捕获在绕组3的匝之间；
通过允许空气经由芯部4的非浸渍部分自由地离开而利用毛细作用填充纵向通道7(熔融玻璃太粘性而不允许空气离开)；
由于高度侵蚀性熔融玻璃化学地攻击材料(金属与陶瓷)的表面层而确保了玻璃的最佳附接；
在烘烤而结合到折射玻璃的过程中开始的继续是缠绕线3的电性再生(参见步骤E2)。
在子步骤E73中，芯部4完全地浸渍在熔融玻璃中并且芯部4由此保持完全地浸渍在熔融玻璃51中几分钟(参见图9c)。如前面说明的，仅在芯部4外部的连接线的微小部分被浸渍。
在此步骤E73以后，获得此装配好的敏感元件10’(然而不是最终的，但是具有期望的结构)。
在子步骤E74中，在芯部4的完全浸渍以后，缓慢地升高装配好的敏感元件10’(参见图9d)，以将芯部4缓慢地带到熔融玻璃51外部。术语“缓慢地升高”应该理解为表示每秒几毫米的上升速度，通常地在每秒两毫米与十毫米之间的上升速度。
上升速度是重要的，因为除了熔融玻璃的特征(粘度、表面张力、每单位体积的质量)以外，其对涂覆芯部4的玻璃层的厚度的规则性具有直接影响。
类似地，除了通道的尺寸(长度、直径)、毛细作用与玻璃的热膨胀(当固化时然后当其冷却时体积收缩)以外，通过上述相同的现象确定纵向通道7的填充。
最终地，在子步骤E75中，装配好的敏感元件10’快速地上升以将芯部4快速地带到炉60(参见图9e)的外部。术语“快速上升”应该理解为表示比缓慢上升速度快两倍到十倍的上升速度。
在芯部4的竖直位置的前提下从装配好的敏感元件10’快速取回芯部4是重要的，在涂覆过程中沉积在芯部4上的液体玻璃具有下垂与形成的自然倾向：
在下部上的点滴(过多直径)；
在芯部的顶部与底部之间的不均匀厚度。
因此，取出的速度具有重要性，因为玻璃必须尽可能快速地设置在芯部4周围以限定这些效果。
获得用于芯部的全部涂覆的玻璃层是非常密实的，同时保持非结晶的以及由此的透明性。此外此透明性允许容易控制涂层的质量(缠绕线之间的微气泡)以及缠绕线之间的间隔，以例如确保电路之间的介电特性。
此外，当在热部分上实施涂层时，热解并且具有高度反应熔融玻璃，极大地改进了玻璃与芯部之间的粘附。
一旦到炉的外部，在第八步骤(步骤9)中，然后在于玻璃的玻璃转换温度以下的温度处玻璃的退火过程中，通过应力消除涂层来稳定装配的敏感元件的电学行为，以便获得最终的敏感元件。
应力消除的步骤(步骤E9)在此意义上是重要的，在浸渍周期以后，玻璃层快速地设置在仍然热的折射芯部4上。当芯部继而冷却时，其收缩，这压缩玻璃的厚度(芯部淬火效果)并且使其在玻璃/芯部界接口处伸展。使用的玻璃由此必须是足够“弹性”的，以便在不开裂的情况下临时地承受这些束缚。
在此应力消除步骤(步骤E9)的过程中，热退火具有释放存储在玻璃中的残余应力以便随着时间流逝而稳定铂绕组的电学行为的目的。应该指出的是以已知的方式本身，铂的热膨胀电学特征在于CallendarVanDussen法则。由此，如果之后通过不同的热膨胀玻璃使铂压缩或膨胀，那么就篡改了铂的电响应。
此外，在冷却时存储在玻璃上的残余应力然后还以相同的方式误响应铂绕组。通过典型的高粘度流体行为，如果玻璃受到机械应力，那么玻璃能够随着时间的流逝而进行分子微运动(类似于海中的冰在其自身重量下)。这意味着随着时间的流逝，玻璃将能够“通过其自身”释放其内部应力，由此改变其初始电学特征。
因此在应力消除步骤过程中，以在玻璃转化温度以下的温度执行热处理。温度越低，使非晶玻璃再结晶的风险越低。然而，如果温度太低，玻璃的粘度将需要若干年来消除应力。应该指出的是对于玻璃制造工业来说，淬火限制的特征通常在于在以称为“较低退火温度”的标准温度下暴露大约一个小时，其中此玻璃具有1014,5普瓦斯的粘性(这将需要大约18个月来应力消除1019普瓦斯的玻璃)。
在本发明的背景下，热退火在有意地低于标准热退火极限温度(通常大约250℃到500℃)的温度下持续几天，以便在敏感元件设计的操作温度(通常地在–100℃与+400℃之间)下完全排除随着时间流逝的电漂移的风险。
上面描述的方法具有的优点在于，与需要手动重复一定数量的步骤以密封连接线并且涂覆芯部的已知技术部分，步骤E5、E7、E8和E9要求少于合格员工四分之一小时的时间。
利用本发明的方法获得的敏感元件保持由陶瓷芯部产生的大部分良好的机械特性(在弯曲中、压缩与牵引中的机械阻力、在振动下的刚性等)，同时增加了涂层的玻璃的特性(玻璃的高密实性、玻璃到陶瓷芯部的非常良好的附着性、防水性、硬度、耐摩擦性、对化学腐蚀的耐性、高介电性、高绝缘电阻等)。
此外，上述的敏感元件有利地用于高应力装置以便测量流体流动的物理参数。

Claims (9)

1.一种制造对流体流动的至少一个物理参数敏感的元件的方法，包括单次浸渍周期(E7)，使得预先装配的敏感元件(10)能够变成装配好的敏感元件(10’)，所述单次浸渍周期(E7)包括将所述预先装配的敏感元件(10)的芯部(4)浸渍在熔融玻璃(51)中，所述熔融玻璃是在400℃到1200℃之间的高温下液体形式的玻璃，所述芯部(4)包括至少两个纵向通道(7)，连接到至少双线绕组(5)的至少两个传导性连接线(3)纵向地穿过所述纵向通道，所述绕组(5)适于形成电阻或电感回路以便检测所述物理参数，所述浸渍使得能够将所述连接线(3)密封在所述通道(7)内部，以在单次浸渍中填充所述通道并且涂覆所述芯部的外部，所述芯部在所述单次浸渍周期结束时被密封并且涂覆，所述单次浸渍周期包括以缓慢速度将所述芯部(4)部分浸渍在所述熔融玻璃中的步骤(E72)，以及随后的以快于所述缓慢速度的快速度将所述芯部(4)完全浸渍在所述熔融玻璃中的步骤(E73)，其中，在部分浸渍步骤期间，通过足够缓慢的部分浸渍逐渐地表面处理使所述芯部达到与所述熔融玻璃相同的温度，由于足够缓慢的部分浸渍避免空气的微气泡捕获在所述绕组的匝之间，从而通过允许空气经由所述芯部的非浸渍部分自由地离开而利用毛细作用填充所述通道，
其中，所述预先装配的敏感元件包括围绕所述芯部(4)的管子(40)，所述管子(40)由玻璃或陶瓷制成，所述管子使得能够在浸渍过程中控制涂覆的最小厚度。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述双线绕组缠绕在所述芯部(4)的外表面上，所述浸渍使得能够涂覆由此缠绕的所述芯部(4)的外部。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述绕组是“螺旋状”缠绕在所述纵向通道(7)的内部，所述浸渍使得能够将所述连接线保持在所述绕组上的适当位置处并且控制所述绕组的匝之间的间距。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述单次浸渍周期包括预加热与清洗所述预先装配的敏感元件(10)的步骤(E71)，其包括在不浸渍所述预先装配的敏感元件(10)的情况下将所述预先装配的敏感元件(10)定位为靠近熔融玻璃，使所述熔融玻璃加热所述预先装配的敏感元件(10)，从而使其达到接近熔融玻璃的温度的温度，即在所述熔融玻璃的温度的75％与95％之间。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述单次浸渍周期包括从所述熔融玻璃缓慢提取所述芯部(4)的步骤(E74)，以及随后的从炉的热区快速提取所述芯部的步骤(E75)。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，在包括单次浸渍周期(E7)的步骤以后，包括通过在适当与受控温度下对玻璃进行热处理来实施应力消除而使得所述装配好的敏感元件(10’)的电学行为稳定的步骤(E8)，以便获得最终敏感元件。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述连接线与绕组由铂合金制成，并且所述芯部通过添加氧化钇或氧化镁而部分地或者全部地由稳定的锆制成。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述熔融玻璃具有950℃的温度。
9.一种根据权利要求1至8中任一项所述的方法获得的敏感元件。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016112496B4 (de) * 2016-07-07 2022-06-15 Endress + Hauser Flowtec Ag Verfahren zur Herstellung eines Sensors eines thermischen Durchflussmessgeräts zur Messung des Massedurchflusses eines Mediums in einem Messrohr und ein Sensor
US11280651B2 (en) * 2019-03-25 2022-03-22 Flo Technologies, Inc. Thin film thermal mass flow sensor in fluid applications
US11709103B2 (en) * 2020-05-20 2023-07-25 Pratt & Whitney Canada Corp. Temperature sensor and method of manufacture

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5161894A (en) * 1990-03-06 1992-11-10 Materiel Et Auxiliaire De Signalisation Et De Controle Pour L'automation-Auxitrol Temperature-sensitive element and a measurement probe including such an element
JP3831906B2 (ja) * 2003-07-25 2006-10-11 株式会社大泉製作所 電子部品の組立方法とその方法によって組み立てられた電子部品
CN1985152A (zh) * 2004-05-10 2007-06-20 恩德斯+豪斯流量技术股份有限公司 用于振动型测量传感器的弯曲测量管的制造方法
CN101128721A (zh) * 2005-02-25 2008-02-20 恩德斯+豪斯流量技术股份有限公司 振动式测量变送器
JP5216947B1 (ja) * 2012-10-19 2013-06-19 株式会社岡崎製作所 極低温用測温抵抗体素子

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR890176A (fr) * 1942-01-19 1944-01-31 Heraeus Gmbh W C Thermomètre à résistance
CA1333754C (en) * 1988-03-07 1995-01-03 Yasuhiko Shiinoki Method for measurement of viscosity change in blood or the like and sensor thereof
JPH01239433A (ja) * 1988-03-18 1989-09-25 Snow Brand Milk Prod Co Ltd 血液等の粘性変化の測定用センサー
US5181799A (en) * 1990-04-03 1993-01-26 Cbs Engineering, Inc. Offshore support structure apparatus
JP2568305B2 (ja) * 1990-08-28 1997-01-08 日本碍子株式会社 薄膜抵抗体素子におけるガラスコート層の形成方法
JPH05216947A (ja) 1992-02-06 1993-08-27 Nec Corp ブロック分割方式
JP2002289407A (ja) * 2001-03-23 2002-10-04 Denso Corp 温度センサおよびその製造方法
US8979842B2 (en) * 2011-06-10 2015-03-17 Medtronic Advanced Energy Llc Wire electrode devices for tonsillectomy and adenoidectomy
JP2014016158A (ja) * 2012-07-05 2014-01-30 Oizumi Seisakusho:Kk 高温耐熱型温度センサ

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5161894A (en) * 1990-03-06 1992-11-10 Materiel Et Auxiliaire De Signalisation Et De Controle Pour L'automation-Auxitrol Temperature-sensitive element and a measurement probe including such an element
JP3831906B2 (ja) * 2003-07-25 2006-10-11 株式会社大泉製作所 電子部品の組立方法とその方法によって組み立てられた電子部品
CN1985152A (zh) * 2004-05-10 2007-06-20 恩德斯+豪斯流量技术股份有限公司 用于振动型测量传感器的弯曲测量管的制造方法
CN101128721A (zh) * 2005-02-25 2008-02-20 恩德斯+豪斯流量技术股份有限公司 振动式测量变送器
JP5216947B1 (ja) * 2012-10-19 2013-06-19 株式会社岡崎製作所 極低温用測温抵抗体素子

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