[實用新型]一種熱流傳感器

有效

• 申請號: 201320607632.5
• 申請日: 2013-09-29
• 公開（公告）號: CN203519207U
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發明（設計）人: 李龍;王景泉;程迪;范學軍
• 申請（專利權）人: 中國科學院力學研究所
• 主分類號: G01K17/08
• 分類號: G01K17/08
• 代理公司: 北京和信華成知識產權代理事務所(普通合伙) 11390
• 代理人: 王藝

技術領域

本實用新型涉及傳感器領域，特別涉及一種熱流傳感器。

背景技術

現有的熱流測量傳感器通常耐熱溫度較低，例如普遍的測試環境溫度在1000℃以下，測量的熱流量程較低，通常在1MW/m²以下，而且還存在響應時間太長（時間>30s）的缺點。

在超燃沖壓發動機的燃燒室的熱環境中，燃燒室溫度通常可達3000℃，熱流密度能到3MW/m²，通常的實驗時間都在10秒左右。因此，現有的大部分的熱流計無法適用于類似于超聲速燃燒室這樣的高溫大熱流的惡劣環境。

實用新型內容

本實用新型要解決的技術問題就是克服上述缺陷，提出一種熱流傳感器，能夠用于高溫大熱流的惡劣環境的測量。

為了解決上述問題，本實用新型提供一種熱流傳感器，包括：不銹鋼外殼、氮化硼陶瓷片、康銅片和紫銅基體，其中，圓形的康銅片的邊緣焊接在紫銅基體上，康銅片的上面覆蓋所述氮化硼陶瓷片；所述不銹鋼外殼位于所述氮化硼陶瓷片、康銅片和紫銅基體的外部；從康銅片的中心與紫銅基體上分別引出兩根銅質導線，作為所述熱流傳感器的輸出導線。

優選地，所述氮化硼陶瓷片的上表面為所述熱流傳感器的感應區。

優選地，所述紫銅基體為圓柱形，具有中空結構，從康銅片的中心引出的銅質導線通過所述中空結構引到所述熱流傳感器的外部。

優選地，所述不銹鋼外殼與紫銅基體通過螺絲緊固在一起。

本實用新型的熱流計與普通的熱流計相比，通過隔熱陶瓷和不銹鋼外殼的保護，耐熱溫度可達3000℃以上，且該熱流計的量程非常大，最高可達4MW/m²，響應時間短，響應時間在5s以內，測量精度高，誤差在5%以內。該熱流計能夠被廣泛的應用于冶金、航空航天等高溫、惡劣的環境中進行穩定、精確的測量。

附圖說明

圖1為本實用新型實施例的熱流傳感器的示意圖；

其中，1為康銅片，2為氮化硼陶瓷片，3為不銹鋼外殼，4為紫銅基體，5為導線，6為螺絲孔。

具體實施方式

下文中將結合附圖對本實用新型的實施例進行詳細說明。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互任意組合。

如圖1所示，本發明實施例的熱流傳感器包括不銹鋼外殼3、氮化硼陶瓷片2、康銅片1和紫銅基體4。圓形的康銅薄片1的邊緣焊接在圓柱形的紫銅基體4上，分別從康銅片1的中心與紫銅基體4的底部引出兩根銅導線5，作為熱流傳感器的輸出電壓導線。其中，紫銅基體4具有中空結構，從康銅片1的中心引出的銅質導線5通過該中空結構引到熱流傳感器的外部。在康銅片1的上表面覆蓋一塊氮化硼陶瓷片2，用于保護康銅片不被高溫破壞。氮化硼陶瓷片2、康銅片1和紫銅基體4的外面包裹著不銹鋼外殼3，用于對傳感器進行保護。不銹鋼外殼3的一側開有一個螺絲孔6，用于安裝螺絲（圖中未示出）來頂緊紫銅基體4與不銹鋼外殼3。

該傳感器的感應區位于氮化硼陶瓷片2的上表面，當熱流從氮化硼陶瓷片2的上表面進入傳感器后，經過了康銅片1，從康銅片1的中心向邊緣流動，最終流向紫銅基體4里面。這個過程中，根據固體導熱原理，熱流的流動會在康銅片1的中心與紫銅基體4處產生一個溫度差。由于康銅片1的中心與紫銅基體4連接有銅絲，根據熱流偶的原理，溫度差能夠產生一個電勢差，該電勢差就能夠通過導線5輸出，采用電壓計就能夠測量該電勢差。因此，通過測量這個電勢差就能夠得到熱流的大小。