專利名稱：用于金屬滲氮工藝氮?jiǎng)轀y(cè)量的單邊式電容傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于金屬滲氮工藝過程中氮?jiǎng)轀y(cè)量的傳感器。
背景技術(shù)：
金屬滲氮可以提高鋼鐵制件的表面硬度、耐磨性、疲勞強(qiáng)度和抗腐蝕能力。金屬滲氮處理是在分解溫度下氨氣分解出活性氮，滲入制件表面。滲氮工藝的控制參數(shù)包括分解溫度、處理時(shí)間和氮?jiǎng)荨鹘y(tǒng)的金屬滲氮工藝中使用氨氣分解率來表征氮?jiǎng)輩?shù)。
氨氣分解率的簡易測(cè)量方法是利用氨氣在水中的高溶解率。將反應(yīng)爐中的廢氣充滿玻璃容器，封閉容器，使容器只與水管接通。由于氨氣溶于水，利用虹吸原理使水自動(dòng)流入容器，直到容器中的氨氣完全被溶解為止。此時(shí)水的體積就是通入的氨氣的體積而容器體積就是通入的廢氣的總體積。通過容器上的刻度可以讀出水的體積(V1)和容器的容積(V2)，根據(jù)兩者之比(x＝V1/V2)就可以得到氨氣的分解率y＝(1-x)/(1+x)。該方法需要工人從容器上讀出V1和V2來獲得氨氣分解率，而對(duì)于連續(xù)長時(shí)間的熱處理工藝，人工測(cè)量往往是不可靠的。目前雖有利用氫氣和氨氣熱傳導(dǎo)系數(shù)的差異，從輸出的電信號(hào)測(cè)量氨氣分解率的氫傳感器，但是由于使用鉑電極影響了氨氣的分解，而且造價(jià)昂貴。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單，測(cè)量精確的用于金屬滲氮工藝氮?jiǎng)轀y(cè)量的單邊式電容傳感器。
本發(fā)明的用于金屬滲氮工藝氮?jiǎng)轀y(cè)量的單邊式電容傳感器是采用將液位轉(zhuǎn)化為電容值來表征氨氣分解率的。它包括外表面包覆有導(dǎo)電層的圓筒形容器和探針，探針穿透容器壁插置在容器的下部，在探針與容器壁間設(shè)有絕緣層，容器的上部設(shè)有進(jìn)氣管和進(jìn)水管，底部有排水管，在進(jìn)氣管、進(jìn)水管和排水管上分別裝置有閥門，導(dǎo)電層和探針分別接有電極引線。
此傳感器是以插入容器中與被測(cè)液(氨水)導(dǎo)通的探針作為一個(gè)電極，包覆在容器外表面的導(dǎo)電層作為另一個(gè)電極。將導(dǎo)電層和探針的電極引線接到電容測(cè)量設(shè)備，如交流電橋，從獲得的傳感器電容值來確定氨氣分解率的。
使用時(shí)，先將氨氣充滿容器，關(guān)閉進(jìn)氣閥、排水閥，打開進(jìn)水閥，利用虹吸作用，使水自動(dòng)進(jìn)入容器，直到氨氣完全溶解為止，水自動(dòng)停止進(jìn)入容器，關(guān)閉進(jìn)水閥，此時(shí)測(cè)量傳感器電容值為C0。然后打開進(jìn)氣閥、排水閥，在排空容器中水的同時(shí)將反應(yīng)爐中的廢氣充滿容器，關(guān)閉進(jìn)氣閥、排水閥，打開進(jìn)水閥，利用虹吸作用給容器進(jìn)水，直到進(jìn)水自動(dòng)停止，關(guān)閉進(jìn)水閥，此時(shí)測(cè)量傳感器電容值為Cx。根據(jù)圓筒形電容器原理，在圓筒內(nèi)外徑和介質(zhì)不變時(shí)，圓筒形電容器電容值與圓筒長度即圓筒體積成正比x＝Cx/C0，由此依據(jù)前述公式y(tǒng)＝(1-x)/(1+x)，可以得到氨氣分解率。
上述的容器可選用外表面具有透明導(dǎo)電層的ITO玻璃制成，也可以采用普通玻璃或塑料，在外表面鍍金屬鍍層制作而成。
本發(fā)明的單邊式電容傳感器具有如下特點(diǎn)(1)使用方便，測(cè)量準(zhǔn)確，能夠給出金屬滲氮工藝過程中所要求精度的氨氣分解率參數(shù)值；(2)容器的結(jié)構(gòu)材料可以有多種選擇，成本低廉，利于推廣使用；(3)結(jié)構(gòu)簡單，便于加工和維護(hù)。


圖1是本發(fā)明的單邊式電容傳感器結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
參照?qǐng)D1，本發(fā)明的用于金屬滲氮工藝氮?jiǎng)轀y(cè)量的單邊式電容傳感器包括外表面包覆有導(dǎo)電層2的容器1和探針3，探針3穿透容器壁插置在容器的下部，在探針與容器壁間設(shè)有絕緣層，保持與外表面導(dǎo)電層的絕緣。容器1的上部設(shè)有進(jìn)氣管4和進(jìn)水管5，底部有排水管6，在進(jìn)氣管4、進(jìn)水管5和排水管6上分別裝置有閥門7、8、9，導(dǎo)電層2和探針3分別接有電極引線。
權(quán)利要求
1.用于金屬滲氮工藝氮?jiǎng)轀y(cè)量的單邊式電容傳感器，其特征是包括外表面包覆有導(dǎo)電層(2)的圓筒形容器(1)和探針(3)，探針(3)穿透容器壁插置在容器的下部，在探針與容器壁間設(shè)有絕緣層，容器(1)的上部設(shè)有進(jìn)氣管(4)和進(jìn)水管(5)，底部有排水管(6)，在進(jìn)氣管(4))、進(jìn)水管(5)和排水管(6)上分別裝置有閥門(7、8、9)，導(dǎo)電層(2)和探針(3)分別接有電極引線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單邊式電容傳感器，其特征是容器(1)是具有透明導(dǎo)電層的ITO玻璃制成，或是普通玻璃或塑料在外表面鍍金屬鍍層制作而成。
全文摘要
本發(fā)明的用于金屬滲氮工藝氮?jiǎng)轀y(cè)量的單邊式電容傳感器是采用將液位轉(zhuǎn)化為電容值來表征氨氣分解率的。它包括外表面包覆有導(dǎo)電層的圓筒形容器和探針，探針穿透容器壁插置在容器的下部，在探針與容器壁間設(shè)有絕緣層，容器的上部設(shè)有進(jìn)氣管和進(jìn)水管，底部有排水管，在進(jìn)氣管、進(jìn)水管和排水管上分別裝置有閥門，導(dǎo)電層和探針分別接有電極引線。本發(fā)明的單邊式電容傳感器具有如下特點(diǎn)(1)使用方便，測(cè)量準(zhǔn)確，能夠給出金屬滲氮工藝過程中所要求精度的氨氣分解率參數(shù)值；(2)容器的結(jié)構(gòu)材料可以有多種選擇，成本低廉，利于推廣使用；(3)結(jié)構(gòu)簡單，便于加工和維護(hù)。
文檔編號(hào)G01N27/22GK1554941SQ20031012290
公開日2004年12月15日 申請(qǐng)日期2003年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月24日
發(fā)明者劉涌, 宋晨路, 翁文劍, 杜丕一, 韓高榮, 劉 涌 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)