[發明專利]一種用于強沖擊動載環境的快響應熱電偶

在審

• 申請號: 202011497315.3
• 申請日: 2020-12-17
• 公開（公告）號: CN112697292A
• 公開（公告）日: 2021-04-23
• 發明（設計）人: 張繼軍;周何
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍63653部隊
• 主分類號: G01K7/02
• 分類號: G01K7/02
• 代理公司: 中國兵器工業集團公司專利中心 11011
• 代理人: 劉瑞東

本發明屬于熱電偶技術領域，提供一種用于強沖擊動載環境的快響應熱電偶。C型熱電偶偶絲與燒結絕緣體通過等靜壓爐在溫度1800℃，等靜壓不低于5MPa條件下一體燒結，用于隔絕外部氧氣，有效減緩偶絲的氧化；同時將C型熱電偶偶絲的偶結點裸露在端面上，用于提升溫度響應時間；且C型熱電偶偶絲前端的高溫感溫面經過高精度拋光處理，在高溫下具有更高的靈敏度；不銹鋼外殼套裝在燒結絕緣體的外側且采用耐高溫高強度鋼制造，用于保護和固定燒結絕緣體2；C型熱電偶插頭4的一端與C型熱電偶偶絲正負級焊接連接，另一端與C型熱電偶插座連接，通過插座引出熱電偶熱電壓信號；本發明具有溫度響應快、制造成本較低、安裝固定方便等優點。

技術領域

本發明屬于熱電偶技術領域，具體涉及一種快響應熱電偶。

背景技術

在武器的研制和測試過程中，有許多實驗場合需要測量瞬態溫度變化，如爆炸與爆轟溫度、槍炮膛內火藥氣體溫度、火箭及導彈燃氣體裁射流溫度、溫壓彈爆炸瞬態溫度等，這些瞬態溫度的共同特點是溫度高、變化快、強沖擊動載，且多為不可重復一次性過程。因此，準確測量獲得溫度參數技術難度很高。在該項領域，國外知名的熱電偶廠家如美國NANMAC公司，采用特殊工藝制造的自更新侵蝕熱電偶，其最高測試溫度可達2300℃，響應時間達到毫秒級，在爆炸場溫度參數測量、航空發動機尾噴溫度測量、彈藥爆溫測量等領域應用較為廣泛在該領域內，在該領域具有較大的技術優勢。但其造價高、采購周期長，且容易受其它因素(如國外禁運)影響。因此，急需開發一種響應快、抗沖擊動載能力強的快響應熱電偶，滿足相關行業溫度測量需求。

目前國內常用于該上述測試環境下的熱是偶多為鎧裝熱電偶，其制造流程是將偶絲和保護管及絕緣材料三者通過機械冷拉變形形成一個不可分離的整體，再封裝測試，其結構比較牢固，但耐溫較低(低于1600℃)。

發明內容

本發明的目的是解決高溫、高壓等強沖擊動載條件下如何實現溫度信號快速測量的技術問題。

為達到上述目的解決技術問題，本發明提出一種用于強沖擊動載環境的快響應熱電偶，具體包括C型熱電偶偶絲1、燒結絕緣體2、不銹鋼外殼3、C型熱電偶插頭4和C型熱電偶插座5；

C型熱電偶偶絲1與燒結絕緣體2通過等靜壓爐在溫度1800℃，等靜壓不低于5MPa條件下一體燒結，用于隔絕外部氧氣，有效減緩偶絲的氧化；同時將C型熱電偶偶絲1的偶結點裸露在端面上，用于提升溫度響應時間；且C型熱電偶偶絲1前端的高溫感溫面經過高精度拋光處理，在高溫下具有更高的靈敏度；

燒結絕緣體2使用耐高溫絕緣材料為高溫氮化硅合成材料，瞬時耐溫2000度，長期耐溫1800度，熱等靜壓燒結而成，最高使用溫度超過2300℃，強度與金剛石相當且高于金屬合金；

不銹鋼外殼3套裝在燒結絕緣體2的外側且采用耐高溫高強度鋼制造，能夠在1500℃以上高溫條件下保持較好的強度和韌性，用于保護和固定燒結絕緣體2；

C型熱電偶插頭4的一端與C型熱電偶偶絲正負級焊接連接，另一端與C型熱電偶插座連接，通過插座引出熱電偶熱電壓信號；

進一步的，C型熱電偶偶絲1符合國標C型熱電偶偶絲國標要求，有效截面積大于0.5mm²，且長度可根據實際需求訂制。

進一步的，C型熱電偶偶絲1與燒結絕緣體2燒結為成為一個整體，其有效直徑Φ₁≤11mm，燒結完成后對其外表面進行高精度打磨確保達到安裝要求。

進一步的，不銹鋼外殼3的外側可以根據需求加工成要求的螺紋尺寸，以方便安裝。

進一步的，不銹鋼外殼3由GH3039耐高溫不銹鋼制作，其內孔尺寸略大于燒結絕緣體，確保燒結絕緣體能夠整體安裝進內孔。

和現有技術比本發明的有效收益：