专利名称：传感器和应用所述传感器的质量流量控制器与质量流量计的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种传感器及特别应用所述传感器的质量流量控制器与质量流量计。
背景技术：
本实用新型涉及的传感器为热式气体质量流量传感器(见图1)，其原理为一段毛细管M上对称缠绕两段(或两段以上)长度相等的热敏电阻丝R1’与R2’，将R1’与R2’ 的抽头a、b、c、d焊入传感器接线电路板。用通电的方法将电阻丝R1’与R2’加热到相同的温度T，此时电阻Rl ’ = R2’。在毛细管M中通入温度低于T的气体，因为热传导作用，处在气流上游的电阻丝R1’温度要比处在气流下游的电阻丝R2’温度低一些，此时电阻R1’ < R2’，那么抽头a、b间的电压Uab小于抽头c、d间的电压Ucdo Uab-Ucd的差值与通入气流的大小呈近似线性变化(在通气流量的某个范围内)，则把它作为采样信号进行处理，送入信号采样放大控制电路板。现有的热式传感器中，热敏电阻丝抽头a、b、c、d焊入传感器接线电路板的方法为传统钎焊，填料为焊锡E，结构见图2。这种焊接方式和结构存在三个缺陷一、打磨损伤。热敏电阻丝R1’外面包裹一层绝缘涂层，抽头a、b两端在焊接前需要用打磨或热熔的方式去掉这个涂层。适合热熔的涂层耐温都比较低，所以，一般采用打磨的方式将耐温高的涂层去除。热敏电阻丝R1’的直径只有0. 02毫米左右，打磨会造成电阻丝断裂或其他损伤，改变其内部应力分布，增加了废品率，同时，打磨也是一种精细耗时的工序，增加生产成本。二、虚焊、焊接不牢固、可靠性差。在加料钎焊的过程中，因为热敏电阻丝R1’的直径非常细小，与铜柱D (或其他导体柱)的直径相差悬殊，很容易造成虚焊，经过温度的冷热交替，运输过程中的震动，这些虚焊的地方就会虚接或断路，造成产品故障。三、阻值调整困难。上文提及各段热敏电阻丝长度要相等，也就是各段阻值相差越小越好，但是在实际缠绕过程中，很难做到此项指标。因为热敏电阻丝直径细小，只能在a、 b、c、d四点焊好以后通过导体柱或者焊盘测量各段的阻值。这时如果发现两段之间的阻值相差较大，就要断开其中一段阻值大的热敏电阻丝，截去一部分长度适合的电阻丝，重新进行焊接。这种重复打磨焊接的过程更加耗时费力，加倍地增加了生产成本。有鉴于此，为克服现有传感器的种种缺陷，本设计人基于相关领域的研发，并经过不断测试及改良，进而有本实用新型的产生。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种传感器和应用所述传感器的质量流量控制器与质量流量计，其结构特征和工艺方法解决了热敏电阻丝的打磨损伤、虚焊、阻值调整困难、 焊接不牢固、可靠性差这些问题，提高了传感器的良品率和生产效率，而传感器又是质量流量控制器与质量流量计中不可缺少的部件，改良传感器的品质等于改良了质量流量控制器与质量流量计的品质。为达上述目的，本实用新型提供一种传感器，其特征在于其含有毛细管和传感器接线电路板，所述毛细管上对称缠绕偶数段长度相等的热敏电阻丝，每段热敏电阻丝具有两个抽头，在所述传感器接线电路板上每个所述的抽头对应一组焊盘，每组焊盘的数量为至少两个，焊盘的总数量为抽头总数量的至少两倍，每个所述的抽头所对应的每组焊盘是相互导通的，每个所述的抽头从所对应的每组焊盘的远离毛细管一端的焊盘焊起，依次在向着靠近毛细管方向的焊盘上进行加固补焊与调节电阻值补焊。所述的传感器，其中，所述毛细管上对称缠绕4段长度相等的热敏电阻丝。为达上述目的，本实用新型还提供一种应用上述的传感器的质量流量控制器，其中，所述的质量流量控制器包括电磁比例调节阀、传感器、信号采样放大控制电路板和外罩，所述的电磁比例调节阀的底座具有第一气体通道、第二气体通道和第三气体通道，所述的第二气体通道和第三气体通道均与第一气体通道相连通，且均与传感器所具有的毛细管相连通，所述传感器、电磁比例调节阀与信号采样放大控制电路板电连接。所述的质量流量控制器，其中，所述传感器所具有的毛细管具有一进气端和一出气端，所述的进气端和出气端分别与第二气体通道和第三气体通道相连通。所述的质量流量控制器，其中，所述第一气体通道内布置有分流芯，所述分流芯的外形为锥形，且所述的第一气体通道的内壁与所述分流芯的外形相配合，所述内壁与所述分流芯的之间留有预设间隙。所述的质量流量控制器，其中，所述第一气体通道的两端具有内螺纹，其中一端与进气接头、锁紧环螺纹连接，另一端与分流芯螺纹连接。所述的质量流量控制器，其中，所述分流芯较小的一端为第一端，较大的一端为第二端，所述的第一端与第一气体通道采用螺纹连接，所述的第二端与锁紧环固定连接，且所述的锁紧环与第一气体通道的内壁采用螺纹连接。所述的质量流量控制器，其中，所述分流芯的第一端具有一个通孔和一个盲孔，所述通孔与盲孔相连通，并且通过电磁比例调节阀的阀口和出气接头相连通，所述通孔与盲孔使所述出气接头与第一气体通道和分流芯之间的间隙相连通。所述的质量流量控制器，其中，所述锁紧环上具有斜孔，所述斜孔使所述进气接头与第一气体通道和分流芯之间的间隙相连通。为达上述目的，本实用新型又提供一种应用上述的传感器的质量流量计，其包括底座、信号采样放大控制电路板、传感器和外罩，所述底座具有第一气体通道、第二气体通道和第三气体通道，所述的第二气体通道和第三气体通道均与第一气体通道相连通，且均与传感器所具有的毛细管相连通，所述传感器与信号采样放大控制电路板电连接。所述的质量流量计，其中，所述传感器所具有的毛细管具有一进气端和一出气端， 所述的进气端和出气端分别与第二气体通道和第三气体通道相连通。所述的质量流量计，其中，所述第一气体通道内布置有分流芯，所述分流芯的外形为锥形，且所述的第一气体通道的内壁与所述分流芯的外形相配合，所述内壁与所述分流芯的之间留有预设间隙。所述的质量流量计，其中，所述第一气体通道的两端具有内螺纹，其中一端与进气接头、锁紧环螺纹连接，另一端与分流芯螺纹连接。所述的质量流量计，其中，所述分流芯较小的一端为第一端，较大的一端为第二端，所述的第一端与第一气体通道采用螺纹连接，所述的第二端与锁紧环固定连接，且所述的锁紧环与第一气体通道的内壁采用螺纹连接。所述的质量流量计，其中，所述分流芯的第一端具有一个通孔和一个盲孔，所述通孔与盲孔相连通，并且和出气接头相连通，所述通孔与盲孔使所述出气接头与第一气体通道和分流芯之间的间隙相连通。所述的质量流量计，其中，所述锁紧环上具有斜孔，所述斜孔使所述进气接头与第一气体通道和分流芯之间的间隙相连通。本实用新型的功效在于其结构特征和工艺方法解决了热敏电阻丝的打磨损伤、 虚焊、阻值调整困难、焊接不牢固、可靠性差这些问题，提高了传感器的良品率和生产效率， 而传感器又是质量流量控制器与质量流量计中不可缺少的部件，改良传感器的品质等于改良了质量流量控制器与质量流量计的品质。

图1为现有热式传感器原理示意图；图2为现有热式传感器中，热敏电阻丝抽头焊入传感器接线电路板的结构示意图；图3为本实用新型的传感器的示意图；图4为应用图3中传感器的质量流量控制器的示意图；图5为应用图3中传感器的质量流量计示意图。附图标记说明100-电磁比例调节阀；200-传感器；210-传感器接线电路板； 300-信号采样放大控制电路板；400-外罩；1013-第三气体通道；1012-第二气体通道； 102-进气接头；105-锁紧环；1051-斜孔；1042-第二端；104-分流芯；1041-第一端； 1043-通孔；1044-盲孔；101-底座；1011-第一气体通道；103-出气接头；M-毛细管；Ml-进气端；M2-出气端；D-铜柱；E-焊锡；R1、R2、R3、R4、R1，、R2，-热敏电阻丝；a、b、c、d_热敏电阻丝抽头；al、bl、cl、dl、el、fl、gl、hl、a2、b2、c2、d2、e2、f2、g2、h2-—a。
具体实施方式
有关本实用新型为达到上述的使用目的与功效及所采用的技术手段，现举出较佳可行的实施例，并配合附图所示，详述如下如图3所示，为本实用新型的传感器的示意图；其中，一段毛细管M上对称缠绕偶数段长度相等的热敏电阻丝，在本实施例中，是在一段毛细管M上对称缠绕4段长度相等的热敏电阻丝Rl、R2、R3与R4，所述的4段热敏电阻丝Rl、R2、R3与R4各设有2个抽头。传感器接线电路板210上对应所述的每个抽头都设有至少2个方形或圆形的焊盘，即所述焊盘的数量为抽头数量的至少两倍。在本实施例中，每个抽头对应的焊盘为2个，其中热敏电阻丝Rl位于上方的抽头对应焊盘al、a2，热敏电阻丝Rl位于下方的抽头对应焊盘bl、b2， 其他热敏电阻丝以此类推。其中，以热敏电阻丝Rl为例，热敏电阻丝Rl位于上方的抽头与焊盘al、a2相对应，焊盘al、a2是导通的。先将所述抽头焊接在远离毛细管一端的焊盘al上。通过专用焊接设备，焊头产生的热量可以熔化热敏电阻丝耐高温的绝缘涂层，并把热敏电阻丝牢固地焊接在焊盘上。焊接时所述抽头在焊盘al右侧留有适当的长度余量，焊好后进行拔脱测试。测试时对焊盘al右侧预留的热敏电阻丝施加拉力，直到热敏电阻丝断裂为止。在对100只传感器进行了测试之后发现，共有800个焊点，热敏电阻丝断裂的位置全部在焊点与拉力施加点之间，焊点处的热敏电阻丝无一脱落。以上的结构特征和工艺方法解决了热敏电阻丝的打磨损伤和虚焊这两个问题。当每个抽头分别在远离毛细管一端的焊盘al、焊盘bl、焊盘Cl、焊盘dl、焊盘el、 焊盘fl、焊盘gl、焊盘hi上焊接完毕后，分别测量热敏电阻丝Rl、R2、R3和R4的电阻值。 根据每段热敏电阻丝Rl、R2、R3和R4的阻值差异，进行各个抽头的第二点补焊。现举例说明一、测量所述的四段热敏电阻丝R1、R2、R3和R4的电阻，以最小的那个作为参考。 假设热敏电阻丝R4阻值最小，则热敏电阻丝R4的两个抽头需要加固补焊，其他三段热敏电阻丝R1、R2、R3的各个抽头需要调节电阻值补焊。二、先进行加固补焊。加固补焊要求每个抽头焊接在所对应的那组焊盘之间的热敏电阻丝尽可能最短，即热敏电阻丝R4的两个抽头分别在焊盘g2、h2上焊接，保证焊盘gl 和焊盘g2之间、焊盘hi和焊盘h2之间的热敏电阻丝尽可能短。加固补焊后，再测量一遍热敏电阻丝R4的阻值，此时热敏电阻丝R4阻值会变小一些，将这时的热敏电阻丝R4阻值作为标准阻值。三、再进行调节电阻值补焊。现以热敏电阻丝Rl举例说明根据热敏电阻丝Rl阻值与R4阻值的差值算出热敏电阻丝的长度L ；在焊盘a2与1^2上对热敏电阻丝Rl进行调节电阻值补焊，焊接要求达到焊盘al与焊盘a2之间、焊盘bl与焊盘1^2之间的热敏电阻丝长度之和与长度L尽可能相等。因为焊盘al与焊盘a2相互导通，焊盘bl与焊盘1^2相互导通，则焊盘al与焊盘a2之间、焊盘bl与焊盘1^2之间的这两段热敏电阻丝被短路。其他两段热敏电阻丝R2、R3的阻值调节与热敏电阻丝Rl的调节方法相同，故不再赘述。以上的结构特征和工艺方法解决了热敏电阻丝阻值调整困难和焊接不牢固、可靠性差的问题。如图4所示，其为应用所述传感器的质量流量控制器的示意图。所述的质量流量控制器主要包括电磁比例调节阀100、传感器200和信号采样放大控制电路板300，所述的传感器200和信号采样放大控制电路板300均布置在外罩400内，所述的电磁比例调节阀 100除了底座101、进气接头102和出气接头103外其余布置在外罩400内。其中，电磁比例调节阀100的底座101具有第一气体通道1011、第二气体通道 1012和第三气体通道1013，所述的第二气体通道1012和第三气体通道1013均与第一气体通道1011相连通，且均与传感器200相连通。具体而言，所述传感器200所具有的毛细管M具有一进气端Ml和一出气端M2，所述的进气端Ml和出气端M2分别与第二气体通道1012和第三气体通道1013相连通。在所述第一气体通道1011内布置有分流芯104，所述分流芯104的外形大体为锥形，且所述的第一气体通道1011的内壁与所述分流芯104的外形相配合，二者之间留有预
7设间隙。所述第一气体通道1011的两端具有内螺纹，其中一端与进气接头102、锁紧环105 螺纹连接，另一端与分流芯104螺纹连接。所述分流芯104较小的一端为第一端1041，较大的一端为第二端1042。所述的第一端1041与第一气体通道1011采用螺纹连接，所述的第二端1042与锁紧环105固定连接，且所述的锁紧环105与第一气体通道1011的内壁采用螺纹连接。所述第一端1041具有一个通孔1043和一个盲孔1044，所述通孔1043与盲孔 1044相连通，并且通过电磁比例调节阀的阀口和出气接头103相连通，所述通孔1043与盲孔1044使所述出气接头103与第一气体通道1011和分流芯104之间的间隙相连通。所述锁紧环105上具有斜孔1051，所述斜孔1051使所述进气接头102与第一气体通道1011和分流芯104之间的间隙相连通。所述传感器200与信号采样放大控制电路板300电连接，所述信号采样放大控制电路板300还与电磁比例调节阀100电连接。质量流量控制器工作时，气体沿着进气方向从进气接头102进入到第一气体通道 1011中，少部分气体通过第二气体通道1012进入传感器200，从第三气体通道1013流出传感器200，称为质量流量P ；大部分气体通过第一气体通道1011流向电磁比例调节阀100的阀口，称为质量流量Q。传感器200测量到质量流量P，输出电压信号，所述的电压信号被信号采样放大控制电路板300采集并放大，形成电平A，送入信号采样放大控制电路板300中的比较电路。电平A的大小与质量流量P成正比，两者关系接近线性。质量流量P是在第一气体通道1011中经过层流分流出来的，所以P和Q之间也存在正比的线性关系，则电平 A也可以代表质量流量Q。比较电路的另一个值来自外部设定，称为电平B。电平A和B同处一个数量级，外部设定电平B代表了产品用户希望控制的气体质量流量值Q。在比较电路中，两个输入电平A和B如果不同，则输出一个电平C，电平C的大小与电平A和电平B的差值相关。电平C控制着通入电磁比例调节阀中的线包的电流I。如果电平A高于B，则C减小，I也减小，电磁阀磁回路产生的磁力减小，流过电磁比例调节阀100的阀口的质量流量 Q相应减小。Q减小后质量流量P也随之减小，则电平A变低，向B靠拢。反之，如果电平A 低于电平B，则电平C增加，电流I也增加，电磁阀磁回路产生的磁力增大，流过电磁比例调节阀100的阀口的质量流量Q相应增大。质量流量Q增大后质量流量P也随之增大，则电平A变高，向电平B靠拢。以上就是质量流量控制器对气体质量流量的闭环控制过程。所述传感器通过热敏电阻丝阻值的改变，输出与质量流量P近似呈正比的电压信号。热敏电阻丝抽头的焊接质量，决定着输出电压信号的稳定程度。毛细管M上下游缠绕的各段热敏电阻丝的阻值越接近，输出电压信号与质量流量P的线性相关程度就越好，同时，传感器的零点也能很好的抑制。本实用新型正是由于解决了热敏电阻丝的打磨损伤、虚焊、阻值调整困难、焊接不牢固、可靠性差这些问题，在实际应用中大大提高了质量流量控制器的可靠性和测量精度， 同时，也降低了产品的成产成本。如图5所示，其为应用所述传感器的质量流量计的剖视图。质量流量计与质量流量控制器的区别是质量流量计保留了电磁比例调节阀的底座，但是不含有电磁比例调节阀；质量流量计只能测量气体的质量流量，而不能控制气体的质量流量。质量流量计工作时，气体沿着进气方向从进气接头102进入到第一气体通道1011中，少部分气体通过第二气体通道1012进入传感器200，从第三气体通道1013流出传感器 200，称为质量流量P ；大部分气体通过第一气体通道1011流向出气接头103，称为质量流量Q。传感器200测量到质量流量P，输出电压信号，所述的电压信号被信号采样放大控制电路板300采集并放大，形成电平A。电平A的大小与质量流量P成正比，两者关系接近线性。质量流量P是在第一气体通道1011中经过层流分流出来的，所以P和Q之间也存在正比的线性关系，则电平A也可以代表质量流量Q。电平A经过处理，被数码显示器件显示出来，则成为用户需要看到的气体质量流量值。与质量流量控制器类似，本实用新型正是由于解决了热敏电阻丝的打磨损伤、虚焊、阻值调整困难、焊接不牢固、可靠性差这些问题，在实际应用中大大提高了质量流量计的可靠性和测量精度，同时，也降低了产品的成产成本。综上所述，本实用新型的目的在于提供一种传感器和应用所述传感器的质量流量控制器与质量流量计，其结构特征和工艺方法解决了热敏电阻丝的打磨损伤、虚焊、阻值调整困难、焊接不牢固、可靠性差这些问题，提高了传感器的良品率和生产效率，而传感器又是质量流量控制器与质量流量计中不可缺少的部件，改良传感器的品质等于改良了质量流量控制器与质量流量计的品质。唯上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，当不能以此限定本实用新型实施的范围，故举凡数值的变更或等效组件的置换，或依本实用新型申请专利范围所作的均等变化与修饰，都应仍属本实用新型专利涵盖的范畴。
权利要求1.一种传感器，其特征在于，其含有毛细管和传感器接线电路板，所述毛细管上对称缠绕偶数段长度相等的热敏电阻丝，每段热敏电阻丝具有两个抽头，在所述传感器接线电路板上每个所述的抽头对应一组焊盘，每组焊盘的数量为至少两个，焊盘的总数量为抽头总数量的至少两倍，每个所述的抽头所对应的每组焊盘是相互导通的，每个所述的抽头从所对应的每组焊盘的远离毛细管一端的焊盘焊起，依次在向着靠近毛细管方向的焊盘上进行加固补焊与调节电阻值补焊。
2.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述毛细管上对称缠绕4段长度相等的热敏电阻丝。
3.一种应用如权利要求1所述的传感器的质量流量控制器，其特征在于，所述的质量流量控制器包括电磁比例调节阀、所述传感器、信号采样放大控制电路板和外罩，所述的电磁比例调节阀的底座具有第一气体通道、第二气体通道和第三气体通道，所述的第二气体通道和第三气体通道均与第一气体通道相连通，且均与所述传感器相连通，所述传感器、 所述电磁比例调节阀与所述信号采样放大控制电路板电连接。
4.根据权利要求3所述的质量流量控制器，其特征在于，所述传感器所具有的毛细管具有一进气端和一出气端，所述的进气端和出气端分别与第二气体通道和第三气体通道相连通。
5.根据权利要求3所述的质量流量控制器，其特征在于，所述第一气体通道内布置有分流芯，所述分流芯的外形为锥形，且所述的第一气体通道的内壁与所述分流芯的外形相配合，所述内壁与所述分流芯的之间留有预设间隙。
6.根据权利要求3所述的质量流量控制器，其特征在于，所述第一气体通道的两端具有内螺纹，其中一端与进气接头、锁紧环螺纹连接，另一端与分流芯螺纹连接；所述分流芯较小的一端为第一端，较大的一端为第二端，所述的第一端与第一气体通道采用螺纹连接， 所述的第二端与锁紧环固定连接，且所述的锁紧环与第一气体通道的内壁采用螺纹连接； 所述第一端具有一个通孔和一个盲孔，所述通孔与盲孔相连通，并且通过电磁比例调节阀的阀口和出气接头相连通，所述通孔与盲孔使所述出气接头与第一气体通道和分流芯之间的间隙相连通。
7.根据权利要求6所述的质量流量控制器，其特征在于，所述锁紧环上具有斜孔，所述斜孔使所述进气接头与第一气体通道和分流芯之间的间隙相连通。
8.一种应用如权利要求1所述的传感器的质量流量计，其特征在于，所述的质量流量计包括底座、所述传感器、信号采样放大控制电路板和外罩，所述底座具有第一气体通道、 第二气体通道和第三气体通道，所述的第二气体通道和第三气体通道均与第一气体通道相连通，且均与所述传感器相连通，所述传感器与所述信号采样放大控制电路板电连接。
9.根据权利要求8所述的质量流量计，其特征在于，所述传感器所具有的毛细管具有一进气端和一出气端，所述的进气端和出气端分别与第二气体通道和第三气体通道相连
10.根据权利要求8所述的质量流量计，其特征在于，所述第一气体通道内布置有分流芯，所述分流芯的外形为锥形，且所述的第一气体通道的内壁与所述分流芯的外形相配合， 所述内壁与所述分流芯的之间留有预设间隙；所述第一气体通道的两端具有内螺纹，其中一端与进气接头、锁紧环螺纹连接，另一端与分流芯螺纹连接；所述分流芯较小的一端为第一端，较大的一端为第二端，所述的第一端与第一气体通道采用螺纹连接，所述的第二端与锁紧环固定连接，且所述的锁紧环与第一气体通道的内壁采用螺纹连接；所述第一端具有一个通孔和一个盲孔，所述通孔与盲孔相连通，并且和出气接头相连通，所述通孔与盲孔使所述出气接头与第一气体通道和分流芯之间的间隙相连通；所述锁紧环上具有斜孔，所述斜孔使所述进气接头与第一气体通道和分流芯之间的间隙相连通。
专利摘要本实用新型为一种传感器和应用所述传感器的质量流量控制器与质量流量计，其中所述传感器含有毛细管和传感器接线电路板，所述毛细管上对称缠绕偶数段长度相等的热敏电阻丝，每段热敏电阻丝具有两个抽头，在所述传感器接线电路板上每个所述抽头对应一组焊盘，每组焊盘的数量为至少两个，焊盘的总数量为抽头总数量的至少两倍，每个所述的抽头所对应的每组焊盘是相互导通的，每个所述抽头从所对应焊盘组的远离毛细管一端的焊盘焊起，依次在向着靠近毛细管方向的焊盘上进行加固补焊与调节电阻值补焊；本实用新型的结构特征和工艺方法解决了热敏电阻丝的打磨损伤、虚焊、阻值调整困难、焊接不牢固、可靠性差这些问题，提高了传感器的良品率和生产效率。
文档编号G01F1/86GK201955116SQ20102063773
公开日2011年8月31日 申请日期2010年11月26日 优先权日2010年11月26日
发明者左祥顺 申请人:北京世祥泽华科技有限公司