專利名稱：測量碳勢和氮?jiǎng)萦玫膫鞲衅鞯闹谱鞣椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于熱處理中氣氛測量技術(shù)，主要涉及一種在高溫下測量碳勢和氮?jiǎng)萦玫膫鞲衅?。該傳感器尤其適用于在滲碳爐內(nèi)、滲氮爐內(nèi)、可控氣氛熱處理爐內(nèi)、可控氣氛發(fā)生器內(nèi)及其它通過改變爐內(nèi)氣氛碳勢達(dá)到滲碳、滲氮或防止氧化、脫碳之目的的氣氛碳勢或氮?jiǎng)莸臏y量。
在現(xiàn)有的碳勢或氮?jiǎng)轀y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(dǎo)線上，測量時(shí)，將傳感器插入待測氣氛中，測出絲的電阻值(實(shí)際上也包含了導(dǎo)線的電阻值)，根據(jù)電阻值大小計(jì)算出氣氛的碳勢或氮?jiǎng)荨＿@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(diǎn)，但由于所用的絲不僅細(xì)，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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方式要求傳感器絲的電阻足夠大(這種情況下才能忽略導(dǎo)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?jiǎng)萦玫膫鞲衅鳌?br> 本發(fā)明提出的傳感器為主要由一個(gè)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(dǎo)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(dǎo)線構(gòu)成。
兩根導(dǎo)線分別通過金屬片連接金屬電阻片的一端，構(gòu)成為金屬電阻片提供工作電流的回路；另兩根導(dǎo)線分別通過金屬條，金屬壓片與金屬電阻片的一端連接，構(gòu)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(yùn)動(dòng)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(dǎo)線與測量電壓的兩根導(dǎo)線分開，這種測量電阻的方式，與導(dǎo)線電阻大小無關(guān)，所以，其電阻可以小或很小。由此可將金屬電阻片設(shè)計(jì)為截面比較大、長度較短的結(jié)構(gòu)方式，具有使用壽命長的特點(diǎn)，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方式并具有更換方便的特點(diǎn)。
本發(fā)明實(shí)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(jié)構(gòu)示意圖。
附圖6為圖5A向視圖。
結(jié)合實(shí)施例給出的附圖對本發(fā)明加以進(jìn)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(gè)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(dǎo)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(dǎo)線7構(gòu)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(dǎo)線6，通過其測量金屬電阻片兩端電壓的導(dǎo)線7；導(dǎo)線6通過金屬片2(導(dǎo)線6焊接在金屬片2上)與金屬電阻片1的兩端連接，構(gòu)成為為金屬電阻片1提供工作電流的回路；即導(dǎo)線6——金屬片2——金屬電阻片1——金屬片2——導(dǎo)線6；導(dǎo)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(dǎo)線7焊接在金屬條5上，金屬條5與金屬壓片3相接)，構(gòu)成通過其測量金屬電阻片兩端電壓的回路；即導(dǎo)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(dǎo)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(shè)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?xì)夥罩斜３忠欢〞r(shí)間，電阻片的含碳量與氣氛碳勢達(dá)到平衡(相等)，在導(dǎo)線6上通過一定電流I時(shí)，通過測量金屬電阻片兩端的電壓U，計(jì)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(shí)的電阻值Ro的函數(shù)，即碳勢(等于C)＝f(Ro，Co，R，T)。測量氮?jiǎng)莸墓ぷ髟砼c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(gè)金屬片2和兩個(gè)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(yán)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(gè)K型熱電偶9，Al2O3陶瓷骨架裝在一個(gè)不銹鋼陶管10內(nèi)。更換金屬電阻片1時(shí)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(shí)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(dǎo)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(dòng)螺釘4，以免電阻值Ro發(fā)生變化影向測量精度。
權(quán)利要求
1.一種測量碳勢和氮?jiǎng)萦玫膫鞲衅?，本發(fā)明的特征是本發(fā)明提出的傳感器為主要由一個(gè)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(dǎo)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(dǎo)線(7)構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量碳勢和氮?jiǎng)萦玫膫鞲衅鳎涮卣魇莾筛鶎?dǎo)線(6)分別通過金屬片(2)連接金屬電阻片(1)的一端，構(gòu)成為金屬電阻片提供工作電流的回路；另兩根導(dǎo)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(gòu)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(jù)權(quán)利要求1所述的測量碳勢和氮?jiǎng)萦玫膫鞲衅?，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(shù)。其測量用傳感器主要由一個(gè)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(dǎo)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(dǎo)線構(gòu)成。通過測出金屬電阻片的電阻值確定出碳勢或氮?jiǎng)葜?。本發(fā)明的傳感器適用于直接在爐內(nèi)測量碳勢或氮?jiǎng)?，具有電阻片壽命長、更換方便、成本低的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)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(quán)日2001年6月16日
發(fā)明者劉艷玲 申請人:劉艷玲