[發(fā)明專利]一種適用于高速流場測量的一維熱線探頭

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110804798.5
• 申請日: 2021-07-16
• 公開（公告）號: CN113390604B
• 公開（公告）日: 2023-03-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱博;王寧;陳欽
• 申請（專利權(quán)）人: 中國空氣動力研究與發(fā)展中心設(shè)備設(shè)計與測試技術(shù)研究所
• 主分類號: G01M9/06
• 分類號: G01M9/06;G01P1/00;G01P5/10
• 代理公司: 電子科技大學(xué)專利中心 51203
• 代理人: 陳一鑫

該發(fā)明公開了一種適用于高速流場測量的一維熱線探頭制作方法，包括兩個熱線探針、弧形熱絲、熱線探頭基座、探頭前端表面鍍膜。弧形熱絲直徑d，弦長L≥200d，弦高＝0.2L；探頭前端整體鍍層采用鉑或者黃金。本發(fā)明采用弧形熱絲結(jié)構(gòu)，根據(jù)試驗和計算結(jié)果確定了弧形熱絲的弦高，并采用整體鍍層進行固定和防止前端高溫氧化，明顯提高了探頭在高氣動載荷和流場微粒撞擊下的工作壽命，同時，降低了熱絲在流場中的振動，降低熱絲應(yīng)變效應(yīng)等偽信號，提高了測試精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于流場測試技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種適用于高速流場測量的一維熱線探頭制作方法。

背景技術(shù)

熱線是流場測試技術(shù)領(lǐng)域的常用設(shè)備，通常用于流體速度和湍流度測量，是測量風(fēng)洞流場湍流度的最主要手段，尤其在低速流場中的應(yīng)用最為廣泛，是低速風(fēng)洞流場湍流度測量的標準方法，但是，在高速風(fēng)洞，隨著流場速度提高，熱線風(fēng)速儀技術(shù)面臨振動干擾、探頭斷絲和多參數(shù)解耦等諸多問題，導(dǎo)致熱線在高速流場中的應(yīng)用難度很大，其中，高速流場探頭設(shè)計是解決問題的首要一步。

常規(guī)一維探頭熱絲被設(shè)計成兩個端點之間繃緊的直線狀態(tài)，以避免在流場中的渦激振動導(dǎo)致熱絲抖動，但是在高速流場中，由于流體氣動載荷較大，甚至流體潔凈度不夠高，導(dǎo)致流體中的高速微粒擊中熱絲，在繃緊的熱絲上產(chǎn)生拉伸電阻應(yīng)變，探頭敏感參數(shù)發(fā)生振蕩波動，從而影響測試數(shù)據(jù)質(zhì)量。更嚴重的影響是，在高氣動載荷下的熱絲拉伸、抖動，甚至撞擊，容易導(dǎo)致熱絲斷裂，試驗失敗率很高，這是很多高速風(fēng)洞未能進行流場湍流度測試的重要原因。

因此，為提高高速流場熱線技術(shù)的測試精度和可靠性，需要設(shè)計有別于普通熱線探頭的高速流場熱線探頭。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種適用于高速流場測量的一維熱線探頭，采用這種設(shè)計的一維熱線探頭，熱絲迎風(fēng)面設(shè)計成內(nèi)凹弧形，并對探頭針尖和熱絲采用電鍍定形，能夠明顯提高探頭在高氣動載荷和流場微粒撞擊下的工作壽命，也能夠降低熱絲在流場中的振動，降低干擾信號，提高測試精度。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案：一種適用于高速流場測量的一維熱線探頭，該熱線探頭包括：基座、兩根熱線探針、弧形熱絲；

所述兩根熱線探針保持平行，其底部設(shè)置于基座上，兩根探針頂端采用弧形熱絲連接，弧形熱絲的弧度迎向氣流，弧線弦h高0.2L，L為兩根熱線探針頂部之間的距離，L大于等于200d，d表示熱絲直徑；

所述弧形熱絲材料為鎢絲；

所述兩根熱線探針的前段、弧形熱絲、熱線探針與弧形熱絲的焊接點進行電鍍鉑或電鍍黃金。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明的一維熱線探頭，由探針、迎氣流內(nèi)凹弧形熱絲和探頭前端整體鍍層組成，根據(jù)試驗和計算結(jié)果確定了弧形熱絲的弦高，并采用整體鍍層進行固定和防止前端高溫氧化，明顯提高了探頭在高氣動載荷和流場微粒撞擊下的工作壽命，同時，降低了熱絲在流場中的振動，降低偽信號，提高測試精度。

本發(fā)明以滿足高速風(fēng)洞熱線測試為根本目的，為拓展熱線測試技術(shù)在高速流場中的應(yīng)用提供了設(shè)計參考。

附圖說明

圖1高速流場一維熱線探頭結(jié)構(gòu)示意圖

圖中：1.熱線探針一，2.熱線探針二，3.弧形熱絲，4.熱線探頭基座，5.熱線探頭前端。

圖2探頭前端結(jié)構(gòu)示意圖

圖中：L.弧形熱絲弦長，h.弧形熱絲弦高。

具體實施方式

圖1和圖2是本發(fā)明的高速流場一維熱線探頭方案的示意圖，圖1是高速流場一維熱線探頭結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是探頭前端結(jié)構(gòu)示意圖。圖1中，1是熱線探針一，2是熱線探針二，3是弧形熱絲，4是熱線探頭基座，5是熱線探頭前端。圖2給出了熱線探頭前端(5)和弧形熱絲(3)的結(jié)構(gòu)，熱絲材料為純鎢絲，對于直徑為d的熱絲，弦長L設(shè)計長度大于等于200d，弦高等于0.2L。弧形熱絲(3)焊接完畢后，最后對圖2所示的探頭前端(5)整體進行鍍鉑處理，起到焊接部位加固、熱絲強化、熱絲拓撲定型、鎢絲抗氧化的作用。使用本發(fā)明制作的高速流場一維熱線探頭進行了多個跨聲速風(fēng)洞流場測試，測試流場速度可達馬赫數(shù)4以上，探頭壽命提高50％以上，測試精度提高20％以上。