一种纯辐射热流传感器制造技术

本发明专利技术一种纯辐射热流传感器，涉及热流、温度测量领域；包括滤光片、表面涂黑的康铜圆箔片、金属丝、热沉、绝缘瓷管、压套、螺钉、壳体、进气管、引线、接线套、高温胶。先将绝缘瓷管与热沉用高温胶粘接，康铜箔片的中心与一根金属丝焊接，另一根金属丝焊接于康铜箔片与热沉之间，将康铜箔片与热沉沿箔片外沿焊接，用螺钉将滤光片固定在压套和热沉之间，然后将热沉与壳体焊接密封。将金属丝分别与引线焊接，在热沉尾端装上接线套，然后在接线套内填充高温胶。本发明专利技术传感器采用滤光片和风冷设计，具有工作时间长、能测量辐射热流、抗对流热扰动、防烟尘等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种热流、温度测量领域，特别是一种纯辐射热流传感器。
技术介绍
随着科学技术的不断发展，能源问题的日益突出，节能降耗工作的不断开展，热流检测的理论和技术越来越受到重视，热流传感器得到了广泛应用。经典的热流传感器原理结构如图1所示，采用该原理结构的热流传感器又称GARDON计(戈登计)。其测量原理：作为敏感元件的康铜圆箔，其表面上涂黑以利于吸收热通量。圆柱形传感器内部铜热沉与康铜圆箔构成T型(铜-康铜)热电偶，康铜圆箔与其中心的铜引线构成另一对T型(铜-康铜)热电偶，上述两对热电偶构成差分T型热电偶。入射的热流被康铜圆箔吸收后，沿圆箔径向铜热沉传导热量。康铜圆箔因其薄而导热快，铜热沉因其尺寸厚而导热慢，从而在康铜圆箔中心与铜热沉之间建立起与入射热流成正比的温差，此时差分T型热电偶信号与热通量成正比。传感器的热流值可通过式(1)计算。q＝K×V(1)式中：q为测量热流；K为热流值灵敏度，K值可通过校准试验得到；V为差分T型热电偶信号。平板型热流传感器也得到了广泛的应用，该传感器用热导率材料已知的平板为敏感元件，当有热流通过该平板时，在平板的两面有一定温差，通过测量该温差，得到热流值。传统热流传感器在测量时，其测量面直接与被测热流接触，测量值为总热流值，无法测量辐射热流，而且其测量端面不具备防烟尘功能，在烟尘中测量时，其敏感端面容易积灰导致其精度下降，再者，传统的热流传感器不具备自冷却功能，无法在大热流下长时间工作。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种纯辐射热流传感器，采用滤光片和风冷设计，具有工作时间长、能测量辐射热流、抗对流热扰动、防烟尘等优点。本专利技术的上述目的是通过如下技术方案予以实现的：一种纯辐射热流传感器，包括滤光片、表面涂黑的康铜圆箔片、第一金属丝、第二金属丝、热沉、绝缘瓷管、压套、螺钉、壳体、引线、接线套和高温胶；其中绝缘瓷管轴向竖直固定在热沉的竖直中心位置；康铜圆箔片固定安装在热沉的上端；第一金属丝的一端固定安装在康铜圆箔片下表面的中心位置；第二金属丝的一端固定安装在热沉与绝缘瓷管的连接处；滤光片固定安装在热沉的顶端；压套固定安装在滤光片的边缘处；壳体套装在热沉的外部；第一金属丝的另一端、第二金属丝的另一端分别与引线连接；绝缘瓷管的下端固定安装接线套；接线套为中空结构，内部填充高温胶。在上述的一种纯辐射热流传感器，所述绝缘瓷管外壁与热沉内壁通过高温胶粘接固定。在上述的一种纯辐射热流传感器，所述绝缘瓷管中部设置有两条竖直的通孔，第一金属丝和第二金属丝分别穿过通孔伸出绝缘瓷管，与引线连接。在上述的一种纯辐射热流传感器，所述滤光片为单晶硅片。在上述的一种纯辐射热流传感器，所述热沉沿竖直方向设置有多个水平的散热装置，其中散热装置为直肋片或环肋片结构。在上述的的一种纯辐射热流传感器，所述热沉的下底面设置有进风管，进风管穿过热沉的下底面与壳体内部空腔相通；热沉与壳体的顶端空隙形成出风口；压缩空气从进风管进入，热沉和壳体之间的空腔体循环后，从顶端的出风口排出。在上述的一种纯辐射热流传感器，所述第一金属丝材料为铜丝或镍铬丝；所述第二金属丝材料为铜丝或镍铬丝。在上述的一种纯辐射热流传感器，测量敏感端面由康铜圆箔片、第一金属丝、第二金属丝组成，第一金属丝与康铜圆箔片的中心焊接，构成第一热电偶；第二金属丝与康铜圆箔片的边缘接触，构成第二热电偶，第一热电偶和第二热电偶构成一对温差热电偶；该温差热电偶测量敏感端康铜圆箔片的中心与边缘的温度差V，从而得到测量康铜圆箔片端面的热流值q。在上述的一种纯辐射热流传感器，所述端面热流值的计算方法为：q＝K×V其中，q为康铜圆箔片端面的热流值；K为热流值灵敏度；V为康铜圆箔片的中心与边缘的温度差。在上述的一种纯辐射热流传感器，所述绝缘瓷管为氧化铝瓷管；所述热沉的材料为不锈钢、铜或者其它金属材料。本专利技术与现有技术相比具有如下优点：(1)本专利技术传感器采用滤光片设计，滤光片固定在压套和热沉之间，具有滤除对流热的能力，能测量纯辐射热流，而且抗对流热扰动能力强；(2)本专利技术传感器采用风冷设计，进风管穿过热沉的下底面与壳体内部空腔相通；热沉与壳体的顶端空隙形成出风口；压缩空气从进风管进入，热沉和壳体之间的空腔体循环后，从顶端的出风口排出，能利用气流带走热沉体和滤光片的热量，极大地延长了传感器的工作时间；(3)本专利技术的测量端面有气流保护，具备抗防烟尘能力，能在烟尘中使用。附图说明图1为本专利技术传感器的结构示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细的描述：如图1所示为传感器的结构示意图，由图可知，一种纯辐射热流传感器，包括滤光片1、表面涂黑的康铜圆箔片2、第一金属丝3、第二金属丝4、热沉5、绝缘瓷管6、压套7、螺钉8、壳体9、引线11、接线套12和高温胶13；安装过程为：先将绝缘瓷管6与热沉5用高温胶13粘接，康铜箔片2的中心与第一金属丝3焊接，第二金属丝4焊接于康铜箔片2与热沉5之间，将康铜箔片2与热沉5沿箔片外沿焊接，用螺钉将滤光片1固定在压套7和热沉5之间，然后将热沉5与壳体9焊接密封。将金属丝分别与引线11焊接，在热沉5尾端装上接线套12，然后在接线套内填充高温胶13。其中，滤光片1为单晶硅片；绝缘瓷管6轴向竖直固定在热沉5的竖直中心位置，绝缘瓷管6外壁与热沉5内壁通过高温胶13粘接固定；康铜圆箔片2固定安装在热沉5的上端；第一金属丝3的一端固定安装在康铜圆箔片2下表面的中心位置；第二金属丝4的一端固定安装在热沉5与绝缘瓷管6的连接处，缘瓷管6为氧化铝瓷管；所述热沉5的材料为不锈钢、铜或者其它金属材料；滤光片1固定安装在热沉5的顶端；压套7固定安装在滤光片1的边缘处；壳体9套装在热沉5的外部；第一金属丝3的另一端、第二金属丝4的另一端分别与引线11连接；第一金属丝3材料为铜丝或镍铬丝；所述第二金属丝4材料为铜丝或镍铬丝；绝缘瓷管6的下端固定安装接线套12；接线套12为中空结构，内部填充高温胶13。其中，缘瓷管6中部设置有两条竖直的通孔，第一金属丝3和第二金属丝4分别穿过通孔伸出绝缘瓷管6，与引线11连接。热沉5沿竖直方向设置有多个水平的散热装置，其中散热装置为直肋片或环肋片结构，热沉5的下底面设置有进风管10，进风管10穿过热沉5的下底面与壳体9内部空腔相通；热沉5与壳体9的顶端空隙形成出风口；压缩空气从进风管10进入，热沉5和壳体9之间的空腔体循环后，从顶端的出风口排出，该结构能对热沉5、滤光片1进行散热降温，且能防止滤光片1积灰。第一金属丝3与康铜圆箔片2的中心焊接，构成第一热电偶；第二金属丝4与康铜圆箔片1的边缘接触，构成第二热电偶，第一热电偶和第二热电偶构成一对温差热电偶；该温差热电偶测量敏感端康铜圆箔片2的中心与边缘的温度差V，从而得到测量康铜圆箔片2端面的热流值q。端面热流值的计算方法为：q＝K×V其中，q为康铜圆箔片2端面的热流值；K为热流值灵敏度；V为康铜圆箔片1的中心与边缘的温度差。第一热电偶可以分为E型热电偶或T型热电偶，E型热电偶为镍铬-康铜材料，T型热电偶为铜-康铜材料；第二热电偶可以分为E型热电偶或T型热电偶，E型热电偶为镍铬-康铜材料，T型热电偶为铜-康铜材料。实施例本实施例中传感器采用滤光本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纯辐射热流传感器，其特征在于：包括滤光片(1)、表面涂黑的康铜圆箔片(2)、第一金属丝(3)、第二金属丝(4)、热沉(5)、绝缘瓷管(6)、压套(7)、螺钉(8)、壳体(9)、引线(11)、接线套(12)和高温胶(13)；其中绝缘瓷管(6)轴向竖直固定在热沉(5)的竖直中心位置；康铜圆箔片(2)固定安装在热沉(5)的上端；第一金属丝(3)的一端固定安装在康铜圆箔片(2)下表面的中心位置；第二金属丝(4)的一端固定安装在热沉(5)与绝缘瓷管(6)的连接处；滤光片(1)固定安装在热沉(5)的顶端；压套(7)固定安装在滤光片(1)的边缘处；壳体(9)套装在热沉(5)的外部；第一金属丝(3)的另一端、第二金属丝(4)的另一端分别与引线(11)连接；绝缘瓷管(6)的下端固定安装接线套(12)；接线套(12)为中空结构，内部填充高温胶(13)。

【技术特征摘要】
1.一种纯辐射热流传感器，其特征在于：包括滤光片(1)、表面涂黑的康铜圆箔片(2)、第一金属丝(3)、第二金属丝(4)、热沉(5)、绝缘瓷管(6)、压套(7)、螺钉(8)、壳体(9)、引线(11)、接线套(12)和高温胶(13)；其中绝缘瓷管(6)轴向竖直固定在热沉(5)的竖直中心位置；康铜圆箔片(2)固定安装在热沉(5)的上端；第一金属丝(3)的一端固定安装在康铜圆箔片(2)下表面的中心位置；第二金属丝(4)的一端固定安装在热沉(5)与绝缘瓷管(6)的连接处；滤光片(1)固定安装在热沉(5)的顶端；压套(7)固定安装在滤光片(1)的边缘处；壳体(9)套装在热沉(5)的外部；第一金属丝(3)的另一端、第二金属丝(4)的另一端分别与引线(11)连接；绝缘瓷管(6)的下端固定安装接线套(12)；接线套(12)为中空结构，内部填充高温胶(13)。2.根据权利要求1所述的一种纯辐射热流传感器，其特征在于：所述绝缘瓷管(6)外壁与热沉(5)内壁通过高温胶(13)粘接固定。3.根据权利要求1所述的一种纯辐射热流传感器，其特征在于：所述绝缘瓷管(6)中部设置有两条竖直的通孔，第一金属丝(3)和第二金属丝(4)分别穿过通孔伸出绝缘瓷管(6)，与引线(11)连接。4.根据权利要求1所述的一种纯辐射热流传感器，其特征在于：所述滤光片(1)为单晶硅片。5.根据权利要求1所述的一种纯辐射热流传感器，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨显涛，彭泳卿，刘建华，王丰，
申请(专利权)人：北京遥测技术研究所，航天长征火箭技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11