FR2610722A1 - Rapid-response thermocouple - Google Patents

Abstract

The rapid-response thermocouple according to the invention is composed of two strips of conducting materials with different natures, having been compressed in a hydraulic press, and thinned by chemical attack; the two strips are located between two thin films of self-adhesive plastic, so as to make a weldless contact point. The invention applies to the measurement of the temperatures of materials during welding.

Description

L'invention concerne un thermocouple destiné à mesurer des variations rapides de température, comme celles qui résultent de l'échauffement rapide des matériaux en cours de soudage par haute fréquence ou par ultra-sons. De tels thermocouples doivent être capables de supporter les contraintes de compression qui leur sont imposées pendant l'opération de soudage. Il doivent également être isolés par des matériaux résistants aux températures à mesurer.The invention relates to a thermocouple for measuring rapid temperature variations, such as those resulting from rapid heating of materials during welding by high frequency or ultrasound. Such thermocouples must be able to withstand the compression stresses imposed on them during the welding operation. They must also be insulated with materials resistant to the temperatures to be measured.

On sait qu'un thermocouple à réponse rapide se compose nécessairement de fils très fins, ce qui le rend fragile.We know that a quick response thermocouple necessarily consists of very fine wires, which makes it fragile.

Aussi a-t-on déjà proposé de fabriquer des thermocouples à réponse rapide à partir de thermocouples usuels, munis de leur gaine isolante, en raccordant à chacun des deux fils qui constituent le thermocouple, un fil fin de même nature, d'une longueur de quelques millimètres et de réaliser avec les deux fils fins une soudure qui sert d'élément sensible à réponse rapide.It has therefore already been proposed to manufacture quick-response thermocouples from conventional thermocouples, provided with their insulating sheath, by connecting to each of the two wires which constitute the thermocouple, a thin wire of the same kind, of a length. of a few millimeters and make a weld with the two fine wires which serves as a sensitive element with rapid response.

Une autre solution connue, consiste à réaliser la jonction entre les deux fils d'un thermocouple par un mince dépôt de platine réalisé sous vide. Cette solution convient aux mesures des températures de surface.Another known solution consists in making the junction between the two wires of a thermocouple by a thin deposit of platinum produced under vacuum. This solution is suitable for surface temperature measurements.

Le thermocouple qui fait l'objet de l'invention se caractérise par le fait qu'il se compose de deux fils transformés en rubans par une opération d'écrasement suivie d'une opération d'amincissement et disposés entre deux feuilles de plastique autocollant de manière à réaliser un point de contact sans soudure.The thermocouple which is the subject of the invention is characterized in that it consists of two wires transformed into ribbons by a crushing operation followed by a thinning operation and arranged between two sheets of self-adhesive plastic so as to achieve a seamless point of contact.

La figure unique représente le thermocouple selon l'invention.The single figure represents the thermocouple according to the invention.

On voit sur la figure une première feuille 1 de plastique autocollant constituée d'un film polyimide d'environ 0,03 mm revêtu d'une épaisseur identique d'adhésif silicone. We see in the figure a first sheet 1 of self-adhesive plastic consisting of a polyimide film of about 0.03 mm coated with an identical thickness of silicone adhesive.

Cette feuille a l'aspect d'un ruban d'environ 150 mm de
longueur sur 15 mm de largeur.This sheet has the appearance of a ribbon of about 150 mm
length by 15 mm in width.

Sur la première feuille 1 de plastique autocollant on vient coller un ruban 2 préférentiellement en cuivre et un
ruban 3 préférentiellement en constantan d'environ 0,01 mm d'épaisseur.On the first sheet 1 of self-adhesive plastic, a tape 2 is preferably stuck, preferably made of copper and a
tape 3 preferably in constantan of about 0.01 mm thick.

D'un côté, les deux extrémités 4 et 5 des rubans 2 et 3
sont croisées et superposées de manière à réaliser un contact ponctuel 6. De l'autre côté, les extrémités 7 et 8 dépassent la feuille de plastique 1 et peuvent être raccordées à un appareil de mesure.On one side, the two ends 4 and 5 of the ribbons 2 and 3
are crossed and superimposed so as to make a point contact 6. On the other side, the ends 7 and 8 protrude from the plastic sheet 1 and can be connected to a measuring device.

Une deuxième feuille de plastique autocollante identique à la première, non représentée, est collée par dessus les deux rubans 2 et 3 de cuivre et de constantan.A second self-adhesive plastic sheet identical to the first, not shown, is glued over the two tapes 2 and 3 of copper and constantan.

Pour obtenir des rubans de cuivre et de constantan de 0,01 mm d'épaisseur, on procède de la manière suivante
On utilise du fil de cuivre et du fil de constantan d'environ 0,20 mm de diamètre, et on procède à un écrasement à la presse hydraulique, entre deux enclumes avec une charge d'environ 50 tonnes, on obtient ainsi des rubans dont l'épaisseur est d'environ 0,050 mm, la largeur variant de 0,60 à 0,80 mm. Les diamètres initiaux et les épaisseurs finales du cuivre et du constantan, n'étant pas strictement identiques, il est nécessaire de procéder séparément aux deux opérations d'écrasement.To obtain 0.01 mm thick copper and constantan ribbons, proceed as follows
Copper wire and constantan wire of approximately 0.20 mm in diameter are used, and a hydraulic press is crushed between two anvils with a load of approximately 50 tonnes, ribbons are thus obtained, the thickness is approximately 0.050 mm, the width varying from 0.60 to 0.80 mm. The initial diameters and final thicknesses of copper and constantan, not being strictly identical, it is necessary to proceed separately to the two crushing operations.

On procède ensuite à une attaque chimique à l'acide nitrique dilué. On utilise préférentiellement une solution à 15% pour le cuivre et à 30% pour le constantan. Après une attaque de quelques minutes, les rubans atteignent 0,01 mm d'épaisseur environ. A chemical attack is then carried out with dilute nitric acid. A 15% solution for copper and 30% for constantan is preferably used. After an attack of a few minutes, the ribbons reach approximately 0.01 mm in thickness.

Pour améliorer le contact électrique des rubans de cuivre et de constantan assemblés par collage, on peut procéder à une opération de dorure par dépôt electrolytique dans une solution de cyanure d'or, de carbonates et de phosphates.To improve the electrical contact of the copper and constantan ribbons assembled by bonding, it is possible to carry out a gilding operation by electrolytic deposition in a solution of gold cyanide, carbonates and phosphates.

On relie l'anode à une électrode de platine et la cathode au ruban à dorer. Avec une tension appliquee de l'ordre du volt et un courant de quelques milliampères, on obtient un dépôt d'or du 1 ou 2 microns au bout de quelques minutes.The anode is connected to a platinum electrode and the cathode to the browning ribbon. With an applied voltage of the order of a volt and a current of a few milliamps, a gold deposit of 1 or 2 microns is obtained after a few minutes.

La dorure protège les rubans de cuivre et de constantan de l'oxydation et assure un bon contact électrique à la jonction. The gilding protects the copper and constantan ribbons from oxidation and ensures good electrical contact at the junction.

Claims (6)

REVENDICATIONS 1. - Thermocouple à réponse rapide, composé de deux rubans en matériaux conducteurs de natures différentes, ayant subis une opération d'écrasement suivie d'une opération d'amincissement, disposés entre deux feuilles minces de plastique autocollant de manière à réaliser un point de contact sans soudure.1. - Quick response thermocouple, composed of two ribbons of conductive materials of different natures, having undergone a crushing operation followed by a thinning operation, arranged between two thin sheets of self-adhesive plastic so as to achieve a point of seamless contact. 2. - Thermocouple selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'opération d'écrasement est réalisée à la presse hydraulique sous une charge d'environ 50 tonnes.2. - Thermocouple according to claim 1, characterized in that the crushing operation is carried out with a hydraulic press under a load of approximately 50 tonnes. 3. - Thermocouple selon la revendication 2, dont les matériaux constitutifs sont le cuivre et le constantan, caractérisé en ce que l'opération d'écrasement est réalisée séparément pour le cuivre et le constantan à partir de fils de 0,20 mm de diamètre de manière à obtenir des rubans d'environ 0,050 mm d'épaisseur.3. - Thermocouple according to claim 2, the constituent materials of which are copper and constantan, characterized in that the crushing operation is carried out separately for copper and constantan from wires of 0.20 mm in diameter so as to obtain ribbons approximately 0.050 mm thick. 4. - Thermocouple selon la revendication 1 et 2, caractérisé en ce que l'opération d'amincissement est réalisée par attaque chimique à l'aide d'acide nitrique dilue.4. - Thermocouple according to claim 1 and 2, characterized in that the thinning operation is carried out by chemical attack using dilute nitric acid. 5. - Thermocouple selon la revendication 4 dont les matériaux constitutifs sont le cuivre et le constantan caractérisé en ce que le ruban de cuivre est attaqué par une solution d'acide nitrique à 15% environ et le ruban de constantan par une solution d'acide nitrique à 30 environ, de manière à obtenir des épaisseurs de 0,010 mm environ.5. - Thermocouple according to claim 4, the constituent materials of which are copper and constantan, characterized in that the copper strip is attacked by a nitric acid solution at approximately 15% and the constantan strip by an acid solution nitric at approximately 30, so as to obtain thicknesses of approximately 0.010 mm. 6. - Thermocouple selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que préalablement au collage sur la feuille de plastique les rubans subissent une opération de dorure par dépôt électrolytique d'environ quelques microns. 6. - Thermocouple according to any one of the preceding claims, characterized in that prior to bonding to the plastic sheet, the ribbons undergo a gilding operation by electrolytic deposition of approximately a few microns.