[發明專利]熱電偶瞬態熱流傳感器高靈敏度集成式構造方法

有效

• 申請號: 202011410628.0
• 申請日: 2020-12-04
• 公開（公告）號: CN112338110B
• 公開（公告）日: 2021-12-24
• 發明（設計）人: 韓桂來;姜宗林
• 申請（專利權）人: 中國科學院力學研究所
• 主分類號: B21F7/00
• 分類號: B21F7/00;G01K7/06
• 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: 焦海峰

本發明公開了熱電偶瞬態熱流傳感器高靈敏度集成式構造方法，包括制備第一金屬線芯和第二金屬線芯，并在第一金屬線芯和第二金屬線芯上形成多個垂直于所述第一金屬線芯或第二金屬線芯的電連節，將多個第一金屬線芯上屬于同一平面的電連節電性連接在一起，形成電連平臺，并將多個第二金屬線芯的電連節適應性的嵌入多個所述第一金屬線芯的電連平臺的連接處，形成多芯線；將所述多芯線套裝在雙層鎳鉻管內，通過雙層鎳鉻管的收縮固定多芯線；在雙層鎳鉻管與電連平臺正對的表面上設置環形外接觸測量點，通過由多個電連節構成的電連平臺形成用于進行測量的測量點，提高感應電流在測量點處的捕捉量，進而提高靈敏度和輸出電壓，降低噪聲影響。

技術領域

本發明涉及熱流傳感器技術領域，具體涉及熱電偶瞬態熱流傳感器高靈敏度集成式構造方法。

背景技術

熱流傳感器是測量熱傳遞（熱流密度或熱通量）的基本工具，是構成熱流計的最關鍵器件。熱流傳感器的性能和用途決定了熱流計的性能和用途。

同軸熱電偶瞬態熱流傳感器是利用不同電極材料的Seebeck效應在不同溫度梯度作用下形成電動勢并予以測量，進而反演溫度和熱流的一種實驗元器件，主要用于航空航天高超聲速飛行器氣動實驗、高超聲速流動相關實驗等，具有響應快、量程大、精度高、魯棒性強等特點。

等離子體風洞是校核飛行器熱防護系統的測量設備之一。由于其能夠長時間穩定地產生高溫高焓等離子體氣流的特性，目前已被廣泛應用于再入飛行器熱防護系統的測試。等離子體風洞中，對被測材料表面和等離子體氣流內部相關參數的測量對于成功模擬實際高空飛行狀態、研究高焓氣流與熱防護材料理化交互過程具有重要意義。同軸熱電偶是測量高溫熱流的基本測試手段之一，屬于接觸式測量方法，擁有測量原理簡單，引起誤差因素少，響應速度快等優點，是用于測量瞬時熱流的最佳儀器。

但是單個熱流傳感器輸入電壓僅為1毫伏到10毫伏量級，容易受到測量采集系統及其他設備的噪聲影響，降低測量精度。

發明內容

本發明的目的在于提供熱電偶瞬態熱流傳感器高靈敏度集成式構造方法，通過多個測量節點以及多芯線芯的正負極串聯，提高靈敏度和輸出電壓，降低噪聲影響以解決現有技術中單個熱流傳感器輸入電壓容易受到影響，從而降低測量精度的技術問題。

為解決上述技術問題，本發明具體提供下述技術方案：

熱電偶瞬態熱流傳感器高靈敏度集成式構造方法，包括如下步驟，

S100、通過多股絲線扭成一股的方式制備第一金屬線芯，同理，制備多個第二金屬線芯，并在第一金屬線芯和第二金屬線芯上均通過機械形變方式等間距形成多個垂直于所述第一金屬線芯或第二金屬線芯的電連節；

S200、將多個第一金屬線芯上屬于同一平面的電連節電性連接在一起，形成電連平臺，使每個第一金屬線芯的軸心分別位于正幾何圖形的交點處，并將多個第二金屬線芯的電連節適應性的嵌入多個所述第一金屬線芯的電連平臺的連接處，形成多芯線；

S300、將所述多芯線套裝在雙層鎳鉻管內，通過雙層鎳鉻管的收縮固定多芯線；

S400、在雙層鎳鉻管與電連平臺正對的表面上設置環形外接觸測量點。

作為本發明的一種優選方案，在所述第一金屬線芯為鎳鉻絲時，所述第二金屬線芯采用康銅絲；在所述第一金屬線芯為康銅絲時，所述第二金屬線芯采用鎳鉻絲，且鎳鉻絲的電連節與康銅絲的電連節的直徑根據雙層鎳鉻管的內圈直徑確定，使鎳鉻絲與康銅絲在雙層鎳鉻管內填充后，雙層鎳鉻管的里層鎳鉻管收縮形變量最小。

作為本發明的一種優選方案，所述電連節呈圓盤狀，且用于構成電連節的多股絲線等間距分布，且所述電連節位于第一金屬線芯或第二金屬線芯的兩側存在光滑過渡的高度差。