[發明專利]熱像溫度傳感器以及制造熱像溫度探針的方法

有效

• 申請號: 201710902912.1
• 申請日: 2017-09-28
• 公開（公告）號: CN107870042B
• 公開（公告）日: 2022-07-26
• 發明（設計）人: A.D.埃利斯;D.W.肖;D.貝希爾斯;D.W.丁克爾;J.R.亨德森;S.W.阿利森
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: G01J5/48
• 分類號: G01J5/48;G01J5/12
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 肖日松;譚祐祥

本發明提供一種熱像溫度傳感器以及制造熱像溫度探針的方法。所述熱像溫度傳感器包括探針，所述探針具有外殼和安置于所述外殼內的光管。所述光管包括可以響應于吸收光而發磷光的熱像磷光體。所述熱像磷光體發磷光以表示接觸所述探針的流體的溫度，且所述光管的表面積不接觸所述外殼的內表面。

技術領域

本發明中所公開的主題涉及熱像溫度傳感器，特定來說涉及一種用于在高溫環境中使用的熱像溫度探針。

背景技術

燃氣渦輪機系統通常包括具有壓縮機、燃燒器和渦輪機的至少一個燃氣渦輪機引擎(gas turbine engine)。燃燒器經配置以燃燒燃料和壓縮空氣的混合物以產生熱的燃燒氣體，所述熱的燃燒氣體繼而驅動渦輪機的葉片。由燃氣渦輪機引擎產生的廢氣的溫度可取決于燃氣渦輪機引擎的配置、燃料和/或燃料-空氣比以及其它燃燒參數而變化。在某些應用中，可以估計廢氣的溫度，或可使用熱電偶(thermocouples)來測量。廢氣的溫度可在使用現有溫度測量技術(例如，應用)可能難以測量的溫度范圍處。因此，可能需要改進用于確定廢氣溫度的現有溫度測量技術。

發明內容

在下文概述在范圍方面與原始所主張的發明相稱的某些實施例。這些實施例并不希望限制所主張的發明的范圍，而是這些實施例僅希望提供本發明的可能形式的簡要概述。實際上，本發明可涵蓋可類似于或不同于下文闡述的實施例的多種形式。

在一個實施例中，一種熱像溫度傳感器包括探針(probe)，所述探針具有外殼(housing)和安置于外殼內的光管(light pipe)。所述光管包括可以響應于吸收光而發磷光的熱像磷光體(thermographic phosphor)。由所述熱像磷光體發的磷光表示接觸探針的流體的溫度，且光管的表面積不接觸外殼的內表面。

其中，所述外殼包括護套(sheath)和鄰近于所述護套的過渡部件，其中所述護套包括安置于所述護套的外表面上且沿著所述外殼的縱向和圓周軸線隔開的多個孔洞(holes)，且其中所述光管安置于所述護套內。

所述的熱像溫度傳感器包括經配置以將所述光管緊固到所述外殼的多個支撐件，其中所述多個支撐件的每個支撐件安置于所述護套的所述多個孔洞的每個孔洞內且在所述護套的所述外表面和所述光管之間徑向延伸。

其中，所述多個支撐件包括陶瓷粘合劑(ceramic adhesive)，所述陶瓷粘合劑經配置以粘合到所述光管的外壁和界定所述多個所述孔洞的每個孔洞的側壁的一部分。

其中，所述多個支撐件接觸小于約10％的所述光管的總表面積。

其中，所述過渡部件包括中央通路(central passage)，所述中央通路具有第一區段、第二區段和第三區段，其中所述第二區段安置于所述第一區段和所述第三區段之間，并且其中所述中央通路的每個區段均具有相對于所述中央通路的另一區段不同的直徑。

其中，所述護套和所述光管的一部分安置于所述第三區段內，且波導(waveguide)安置于所述中央通路的所述第一區段和第二區段內，其中所述波導經配置以將光傳送到所述熱像磷光體。

其中，所述第二區段包括經配置以對接所述波導的第一端面的第一對接表面，并且所述第三區段包括經配置以對接所述護套的第二端面的第二對接表面，使得所述光管和所述波導由安置于所述中央通路的所述相應區段的所述第一對接表面和第二對接表面之間的氣隙隔開。

其中，所述光管包括晶體，所述晶體包括釔鋁石榴石(YAG)、釔鋁硼氮石榴石(YABNG)、釔鋁硼石榴石(YABG)、镥鋁石榴石(LuAG)、鈧鋁石榴石(ScAG)、藍寶石(sapphire)或石英。

其中，所述晶體的至少一部分摻雜有稀土元素或過渡金屬。