专利名称：用于金属渗氮工艺氮势测量的单边式电容传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于金属渗氮工艺过程中氮势测量的传感器。
背景技术：
金属渗氮可以提高钢铁制件的表面硬度、耐磨性、疲劳强度和抗腐蚀能力。金属渗氮处理是在分解温度下氨气分解出活性氮，渗入制件表面。渗氮工艺的控制参数包括分解温度、处理时间和氮势。传统的金属渗氮工艺中使用氨气分解率来表征氮势参数。
氨气分解率的简易测量方法是利用氨气在水中的高溶解率。将反应炉中的废气充满玻璃容器，封闭容器，使容器只与水管接通。由于氨气溶于水，利用虹吸原理使水自动流入容器，直到容器中的氨气完全被溶解为止。此时水的体积就是通入的氨气的体积而容器体积就是通入的废气的总体积。通过容器上的刻度可以读出水的体积(V1)和容器的容积(V2)，根据两者之比(x＝V1/V2)就可以得到氨气的分解率y＝(1-x)/(1+x)。该方法需要工人从容器上读出V1和V2来获得氨气分解率，而对于连续长时间的热处理工艺，人工测量往往是不可靠的。目前虽有利用氢气和氨气热传导系数的差异，从输出的电信号测量氨气分解率的氢传感器，但是由于使用铂电极影响了氨气的分解，而且造价昂贵。
发明内容
本发明的目的是提供一种结构简单，测量精确的用于金属渗氮工艺氮势测量的单边式电容传感器。
本发明的用于金属渗氮工艺氮势测量的单边式电容传感器是采用将液位转化为电容值来表征氨气分解率的。它包括外表面包覆有导电层的圆筒形容器和探针，探针穿透容器壁插置在容器的下部，在探针与容器壁间设有绝缘层，容器的上部设有进气管和进水管，底部有排水管，在进气管、进水管和排水管上分别装置有阀门，导电层和探针分别接有电极引线。
此传感器是以插入容器中与被测液(氨水)导通的探针作为一个电极，包覆在容器外表面的导电层作为另一个电极。将导电层和探针的电极引线接到电容测量设备，如交流电桥，从获得的传感器电容值来确定氨气分解率的。
使用时，先将氨气充满容器，关闭进气阀、排水阀，打开进水阀，利用虹吸作用，使水自动进入容器，直到氨气完全溶解为止，水自动停止进入容器，关闭进水阀，此时测量传感器电容值为C0。然后打开进气阀、排水阀，在排空容器中水的同时将反应炉中的废气充满容器，关闭进气阀、排水阀，打开进水阀，利用虹吸作用给容器进水，直到进水自动停止，关闭进水阀，此时测量传感器电容值为Cx。根据圆筒形电容器原理，在圆筒内外径和介质不变时，圆筒形电容器电容值与圆筒长度即圆筒体积成正比x＝Cx/C0，由此依据前述公式y＝(1-x)/(1+x)，可以得到氨气分解率。
上述的容器可选用外表面具有透明导电层的ITO玻璃制成，也可以采用普通玻璃或塑料，在外表面镀金属镀层制作而成。
本发明的单边式电容传感器具有如下特点(1)使用方便，测量准确，能够给出金属渗氮工艺过程中所要求精度的氨气分解率参数值；(2)容器的结构材料可以有多种选择，成本低廉，利于推广使用；(3)结构简单，便于加工和维护。
图1是本发明的单边式电容传感器结构示意图。
具体实施例方式
参照图1，本发明的用于金属渗氮工艺氮势测量的单边式电容传感器包括外表面包覆有导电层2的容器1和探针3，探针3穿透容器壁插置在容器的下部，在探针与容器壁间设有绝缘层，保持与外表面导电层的绝缘。容器1的上部设有进气管4和进水管5，底部有排水管6，在进气管4、进水管5和排水管6上分别装置有阀门7、8、9，导电层2和探针3分别接有电极引线。
权利要求
1.用于金属渗氮工艺氮势测量的单边式电容传感器，其特征是包括外表面包覆有导电层(2)的圆筒形容器(1)和探针(3)，探针(3)穿透容器壁插置在容器的下部，在探针与容器壁间设有绝缘层，容器(1)的上部设有进气管(4)和进水管(5)，底部有排水管(6)，在进气管(4))、进水管(5)和排水管(6)上分别装置有阀门(7、8、9)，导电层(2)和探针(3)分别接有电极引线。
2.根据权利要求1所述的单边式电容传感器，其特征是容器(1)是具有透明导电层的ITO玻璃制成，或是普通玻璃或塑料在外表面镀金属镀层制作而成。
全文摘要
本发明的用于金属渗氮工艺氮势测量的单边式电容传感器是采用将液位转化为电容值来表征氨气分解率的。它包括外表面包覆有导电层的圆筒形容器和探针，探针穿透容器壁插置在容器的下部，在探针与容器壁间设有绝缘层，容器的上部设有进气管和进水管，底部有排水管，在进气管、进水管和排水管上分别装置有阀门，导电层和探针分别接有电极引线。本发明的单边式电容传感器具有如下特点(1)使用方便，测量准确，能够给出金属渗氮工艺过程中所要求精度的氨气分解率参数值；(2)容器的结构材料可以有多种选择，成本低廉，利于推广使用；(3)结构简单，便于加工和维护。
文档编号G01N27/22GK1554941SQ20031012290
公开日2004年12月15日 申请日期2003年12月24日 优先权日2003年12月24日
发明者刘涌, 宋晨路, 翁文剑, 杜丕一, 韩高荣, 刘 涌 申请人:浙江大学