[發(fā)明專利]一種測溫方法、測溫元件和測溫裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110344256.4
• 申請日: 2021-03-30
• 公開（公告）號: CN113074824B
• 公開（公告）日: 2022-05-10
• 發(fā)明（設計）人: 王培勇;李星優(yōu);黃卿煌
• 申請（專利權）人: 廈門市愷韻信息科技有限公司
• 主分類號: G01K7/02
• 分類號: G01K7/02;G01K13/02;G01K13/024
• 代理公司: 廈門龍格思匯知識產(chǎn)權代理有限公司 35251
• 代理人: 鐘毅虹

本申請公開了一種測溫方法、測溫元件和測溫裝置，其中測溫方法包括將主熱電偶置于流體中獲取第一溫度，將兩個輔助熱電偶置于主熱電偶的第一導體和第二導體上以獲取第二溫度和第三溫度；對主熱電偶施加多次刺激，使其經(jīng)歷多個熱平衡狀態(tài)，并在每個熱平衡狀態(tài)均獲取第一溫度、第二溫度和第三溫度；在每個熱平衡狀態(tài)下為主熱電偶建立能量守恒方程，聯(lián)立所有能量守恒方程組求解得到流體溫度。相關的測溫元件和測溫裝置為實現(xiàn)上述方法提供物質(zhì)基礎。采用上述技術方案，能夠提高對穩(wěn)態(tài)流體的測溫精度，進一步地，還允許采用冷卻液對主熱電偶進行冷卻，因此無需采用貴金屬熱電偶即可實現(xiàn)對高溫流體或超高溫流體溫度的精確測量。

技術領域

本申請涉及流體溫度測量領域，具體涉及一種測溫方法、測溫元件和測溫裝置。

背景技術

熱電偶與待測流體(液體或氣體)直接接觸，測量流體溫度。測量溫度其實為熱電偶兩個導體的節(jié)點溫度。對于對焊熱電偶而言，節(jié)點為焊接面。在測量高于環(huán)境溫度的流體時，熱點偶測量溫度通常會低于待測流體溫度。在測量低于環(huán)境溫度的流體情況下，則正好相反。測量溫度與流體溫度的差值主要與流體溫度、組分、速度、周圍環(huán)境的材料、周圍環(huán)境的溫度、熱電偶尺寸、材料、放置位置和放置角度均相關。待測流體溫度與環(huán)境溫度的溫差增大，熱電偶尺寸增大，測量溫度和流體溫度的差值也越大。

發(fā)明內(nèi)容

本申請的目的在于克服背景技術中存在的上述缺陷或問題，提供一種測溫方法、測溫元件和測溫裝置，其中，測溫方法能夠提高對穩(wěn)態(tài)流體的測溫精度，而測溫元件和測溫裝置則為實現(xiàn)上述測溫方法提供物質(zhì)基礎。

為達成上述目的，采用如下技術方案：

第一技術方案涉及一種測溫方法，用于測量流體的溫度，所述流體在溫度測量期間保持穩(wěn)態(tài)，所述測溫方法包括：將第一熱電偶的第一測量端置入所述流體中并通過與第一熱電偶電連接的第一儀表獲取第一溫度，所述第一熱電偶設有彼此連接的第一導體和第二導體，所述第一測量端位于第一導體和第二導體的連接處；采用第二熱電偶和與其電連接的第二儀表獲取所述第一導體上第一位置處的第二溫度；采用第三熱電偶和與其電連接的第三儀表獲取所述第二導體上第二位置處的第三溫度；將第一測量端與第一位置之間的第一導體沿其延伸方向分為至少兩個第一微元，將第一測量端與第二位置之間的第二導體沿其延伸方向分為至少兩個第二微元；在溫度測量期間內(nèi)使第一熱電偶經(jīng)歷若干次不同的熱平衡狀態(tài)并在每次達到熱平衡狀態(tài)時均獲取第一溫度、第二溫度和第三溫度；在每次熱平衡狀態(tài)下為第一測量端所在截面、每個第一微元和每個第二微元建立能量守恒方程；聯(lián)立各次熱平衡狀態(tài)下的所有能量守恒方程形成能量守恒方程組，代入各次熱平衡狀態(tài)下的第一溫度、第二溫度和第三溫度，求解得到流體溫度；在溫度測量期間內(nèi)經(jīng)歷的熱平衡狀態(tài)的數(shù)量應大于或等于能量守恒方程組的未知變量的數(shù)量；所述未知變量應為變量集中的變量，所述變量集中的變量包括流體溫度、第一導體的出射輻射發(fā)射率、第二導體的出射輻射發(fā)射率、第一導體吸收入射輻射的熱流密度、第二導體吸收入射輻射的熱流密度、第一導體與流體的對流換熱系數(shù)和第二導體與流體的對流換熱系數(shù)。

第二技術方案基于第一技術方案，其中，在溫度測量期間內(nèi)刺激第一熱電偶改變熱平衡狀態(tài)的方法為第一刺激方法、第二刺激方法、第三刺激方法、第四刺激方法和第五刺激方法中的任一種或任一組合；所述第一刺激方法為對第一熱電偶施加電流；所述第二刺激方法為改變通過第一熱電偶的電流大小；所述第三刺激方法為用流動的冷卻液冷卻第一熱電偶；所述第四刺激方法為改變用于冷卻第一熱電偶的流動的冷卻液的初始溫度；所述第五刺激方法為改變用于冷卻第一熱電偶的流動的冷卻液的流速。

第三技術方案基于第一技術方案，其中，在第一導體橫截面的直徑與第二導體橫截面的直徑相等、每個第一微元長度均相等且每個第二微元長度均相等的條件下，第一測量端所在截面的能量守恒方程為：

其中，i＝1且j＝1；