[發明專利]一種薄片陣列熱流傳感器

有效

• 申請號: 201310383435.4
• 申請日: 2013-08-29
• 公開（公告）號: CN103512682A
• 公開（公告）日: 2014-01-15
• 發明（設計）人: 謝貴久;白慶星;何峰;景濤;陳偉;陳云鋒;曹勇飛;張川;袁云華
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第四十八研究所
• 主分類號: G01K17/08
• 分類號: G01K17/08
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司 43113
• 代理人: 馬強

技術領域

本發明涉及熱流傳感器領域,特別是一種薄片陣列熱流傳感器。?

背景技術

目前常用熱流傳感器的有溫升法熱流傳感器和溫差法熱流傳感器。溫升法熱流傳感器通過測量不同設定點的溫度來推算熱流數值，雖然經過多年的數學模型改進與測量方法的優化，但其計算冗繁且精度不高的缺點仍十分明顯。溫差法熱流傳感器利用熱障層的溫度差來輸出信號計算熱流值，在計算過程及精度上有大的提高，但存在信號輸出較小，雜散信號的干擾對后期濾波處理提出了很大的挑戰，成為熱流測量精度提高的障礙。?

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，針對現有技術不足，提供一種測試信號較強、熱流計算過程簡單、精度較高的薄片陣列熱流傳感器，提高熱流測量精度。?

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：一種薄片陣列熱流傳感器，包括熱流感知片和法蘭盤，所述法蘭盤上設有兩列高度相同的突起，所述兩列突起之間的法蘭盤上設置有與所述突起高度相同的陣列式熱電偶堆；所述陣列式熱電偶堆包括兩排以上導熱層，每排導熱層包括一個熱障層和由兩個以上熱電偶連接組成的導熱體；每個熱電偶包括平行的兩豎直部分，所述兩豎直部分底端由橫置部分連接，兩豎直部分頂端均設有用于連接相鄰熱電偶的橫置連接部分；所述導熱體中熱電偶的數量與所述導熱層排數相同，所述導熱體中相鄰兩個熱電偶的接點兩端為不同極性的熱偶材料，所述導熱體豎直部分固定在所述熱障層內，所述導熱體豎直部分上下兩端的水平部分分別固定在所述熱障層上表面和下表面；所有導熱層的導熱體通過引線串聯；所述熱流感知片固定在所述兩個突起上，且與所述導熱層上端接觸。?

作為優選方案，所述陣列式熱電偶堆包括5排導熱層，每一排導熱層包括5個熱電偶，使測試信號得到數倍的放大，提高傳感器的測試精度。?

作為優選方案，所述熱流感知片背面邊緣焊接在所述突起上，且所述熱流感知片由不銹鋼材料制成，厚度為0.3mm，其表面涂覆有黑色耐高溫涂層，該涂層可以是耐高溫漆或者耐高溫氧化物涂層，熱流感知片對陣列式熱電偶堆的熱電材料起到保護的作用，使表面感知的熱量能迅速的傳遞給陣列式熱電偶堆，從而進行信號輸出。?

作為優選方案，所述法蘭盤上開設有安裝孔，便于將本發明的傳感器安裝到別的設備上。?

與現有技術相比，本發明所具有的有益效果為：本發明的傳感器用熱流感知片代替現有的絲狀熱流感知部件，使得傳感器的響應速度提高了10倍左右；本發明的陣列式熱傳感器能夠在高溫環境下測量熱流，可以利用熱障層的上下表面溫差來直接計算熱流，大大提高了熱流測試的準確性；陣列式熱電偶堆的獨特設計使測試信號得到數倍的放大，同時熱流計算過程簡單，提高了傳感器的測試精度；本發明可用于發動機燃燒室內壁面或高速飛行器熱流與氣動熱熱流密度的測量，冶金、鍋爐等行業加熱爐內壁面的熱流的測量以及各種小功率加熱設備等的熱流測量。?

附圖說明

圖1為本發明一實施例剖視圖；?

圖2為將圖1拆開后的示意圖；

圖3為本發明一實施例陣列式熱電偶堆俯視圖；

圖4為本發明一實施例陣列熱流傳感器單排熱電偶及釉料封裝結構的剖視圖；

圖5為本發明一實施例熱電偶折彎后的形狀示意圖。

具體實施方式

如圖1所示，本發明一實施例包括熱流感知片1和法蘭盤5，所述法蘭盤5上設有兩列高度相同的突起2，所述兩列突起2之間的法蘭盤5上設置有與所述突起2高度相同的陣列式熱電偶堆3；所述陣列式熱電偶堆包括5排導熱層，每排導熱層包括一個熱障層3和由5個熱電偶連接組成的導熱體4，每個熱電偶包括平行的兩豎直部分11，所述兩豎直部分11底端由橫置部分12連接，兩豎直部分11頂端均設有用于連接相鄰熱電偶的橫置連接部分13、14（見圖4）；所述導熱體4中相鄰兩個熱電偶的接點兩端為不同極性的熱偶材料，所述導熱體4豎直部分固定在所述熱障層3內，所述導熱體4豎直部分上下兩端的水平部分分別固定在所述熱障層3上表面和下表面；所有導熱層的導熱體4通過引線7串聯；所述熱流感知片1固定在所述兩個突起2上，且與所述導熱層上端接觸。?

熱流感知片為不銹鋼薄片制成，厚度為0.3mm，表面涂覆黑色耐高溫涂層，該涂層可以是耐高溫漆或者耐高溫氧化物涂層；熱流感知片與陣列式熱電偶堆緊密接觸，利用激光焊接成一體；陣列式熱電偶堆包括彎折成規則折線的K型熱電偶薄片條帶，K型熱電偶薄片條帶中空部位填充高溫釉料并與K型熱電偶薄片條帶燒結成一體。法蘭盤上的突起2與熱流感知片邊緣部分焊接在一起，使整個熱流傳感器封裝成一體。?