[發明專利]用于熱流傳感器的熱流敏感元件及具有其的熱流傳感器

在審

• 申請號: 201910326210.2
• 申請日: 2019-04-23
• 公開（公告）號: CN111829694A
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發明（設計）人: 馬越崗;張義寧;趙博;孟皓;易卉
• 申請（專利權）人: 北京振興計量測試研究所;北京動力機械研究所
• 主分類號: G01K17/00
• 分類號: G01K17/00;G01K7/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供了一種用于熱流傳感器的熱流敏感元件及具有其的熱流傳感器，該熱流敏感元件包括：圓形導熱基體；熱電堆，熱電堆包括多個熱電偶絲對，多個熱電偶絲對依次相連接且沿圓形導熱基體的周緣設置在圓形導熱基體的熱流敏感側表面，各個熱電偶絲對的熱端均靠近圓形導熱基體的中心設置，各個熱電偶絲對的冷端均靠近圓形導熱基體的邊緣設置，多個熱電偶絲對的熱端圍成圓形結構，多個熱電偶絲對的冷端圍成圓形結構；其中，熱流敏感元件根據熱電堆的熱端與冷端的溫度差值來獲取熱流敏感元件吸收的熱流密度。應用本發明的技術方案，以解決現有技術中常規熱流測試方法無法滿足高速飛行器燃燒室壁面熱流參數的測量的技術問題。

技術領域

本發明涉及高溫熱流測試技術領域，尤其涉及一種用于熱流傳感器的熱流敏感元件及具有其的熱流傳感器。

背景技術

高速飛行器發動機在高速燃燒過程中，其燃燒室等關鍵部位工作溫度極高，發動機熱防護是保證其穩定正常工作的關鍵，熱流密度是發動機熱防護設計的關鍵參數之一。其發動機燃燒室內部的高溫燃氣中含有氧、碳、氫等成分，在高溫下強沖刷環境下，極易破環熱流傳感器結構，常規熱流測試方法無法滿足高速飛行器燃燒室壁面熱流參數的測量。

發明內容

本發明提供了一種用于熱流傳感器的熱流敏感元件及具有其的熱流傳感器，能夠解決現有技術中常規熱流測試方法無法滿足高速飛行器燃燒室壁面熱流參數的測量的技術問題。

根據本發明的一方面，提供了一種用于熱流傳感器的熱流敏感元件，熱流敏感元件包括：圓形導熱基體；熱電堆，熱電堆包括多個熱電偶絲對，多個熱電偶絲對依次相連接且沿圓形導熱基體的周緣設置在圓形導熱基體的熱流敏感側表面，各個熱電偶絲對的熱端均靠近圓形導熱基體的中心設置，各個熱電偶絲對的冷端均靠近圓形導熱基體的邊緣設置，多個熱電偶絲對的熱端圍成圓形結構，多個熱電偶絲對的冷端圍成圓形結構；其中，熱流敏感元件根據熱電堆的熱端與冷端的溫度差值來獲取熱流敏感元件吸收的熱流密度。

進一步地，圓形導熱基體的材質為耐高溫陶瓷材料。

進一步地，熱流敏感元件還包括陶瓷材料涂層，陶瓷材料涂層涂覆在圓形導熱基體的熱電堆所在的端面，陶瓷材料涂層用于將熱電堆與外界隔離。

進一步地，熱流敏感元件還包括高發射率涂層，高發射率涂層涂覆在陶瓷材料涂層上。

進一步地，熱流敏感元件根據來獲取熱流敏感元件吸收的熱流密度，其中，ΔT為所述熱流敏感元件的中心與邊緣的溫度差，k與所述圓形導熱基體(10)的厚度、直徑以及導熱系數相關，λ為所述圓形導熱基體(10)的導熱系數，R為所述圓形導熱基體(10)的基體半徑，S為所述圓形導熱基體(10)的基體厚度。

根據本發明的另一方面，提供了一種熱流傳感器，熱流傳感器包括如上所述的熱流敏感元件。

進一步地，熱流傳感器還包括熱沉體，熱流敏感元件采用金屬熔焊法與熱沉體連接。

進一步地，熱流傳感器還包括數據采集處理單元，數據采集處理單元與熱流敏感元件連接，數據采集處理單元用于采集熱流敏感元件的熱電堆的熱端與冷端的溫度差值以計算獲取熱流敏感元件吸收的熱流密度。

進一步地，熱流傳感器還包括耐高溫殼體和氣凝膠，熱沉體設置在耐高溫殼體內，氣凝膠設置在熱沉體與熱流敏感元件之間。

進一步地，熱沉體具有水冷通道，水冷通道用于保證熱沉體的溫場均勻。