專利名稱：一種水冷式熱流傳感器的制作方法
技術領域：
本發明屬于熱流測量技術領域，涉及一種水冷式熱流傳感器。
背景技術：
熱流傳感器主要用于熱輻射熱流強度測量，即可以進行純輻射熱流測量，也可以 進行包括輻射、對流的復合熱流測量。熱流傳感器也稱為GARDON計(戈登計)，由表面涂黑 的康銅圓萡片和熱沉體組成，熱沉體材料為紫銅，康銅薄片外周與熱沉體焊接牢固，在康銅 圓萡片的背面中心與熱沉體上分別引出銅導線作為信號輸出。表面涂黑的康銅圓萡片在吸收輻射熱或對流熱之后，會產生溫升，引起四周與熱 沉體接觸，康銅圓萡片吸收的熱量會向四周傳導，康銅圓萡片中心與周邊會產生溫差。根據 理論推導，在康銅圓萡片厚度、直徑確定后，該溫差與圓范片吸收的熱流成正比，設圓萡片 中心溫度為Tl，熱沉體溫度為T2，從圓萡片中心引出的銅導線與康銅圓萡片形成的熱電偶 輸出熱電勢Vl康銅圓薄片周邊與熱沉體(銅)形成的熱電偶的輸出熱電勢V2，這兩個熱電 偶由于負極相連，輸出信號為兩個熱電偶電勢之差，該信號正比于TI-T2，即正比于被測量 的熱流q，等效電路如圖2所示。V = V1-V2所以，該種類型熱流傳感器的輸出即對應著被測熱流的大小，經校準的熱流傳感 器得到靈敏度系數常數C后，可以按照下式進行測量計算Q = OV式中q-測量熱流；C-靈敏度常數；V-電勢輸出。根據此原理設計的熱流密度傳感器在工作時如果沒有對熱沉體溫度進行控制，熱 沉體的溫度在熱場中會隨時間增長而增高，這樣V2的值會隨著測量時間的增加而變大，V =V1-V2的值會減小，輸出會變小，這就是意味著，在被測熱流恒定情況下，隨時間增加，熱 沉體的溫度會不斷上升，傳感器的信號輸出越來越小，所以這種熱流傳感器無法在熱場環 境中長時間工作。
發明內容為了解決現有技術熱流傳感器在測量過程中由于熱沉體溫度升高而引起測量結 果不準確的問題，本發明提出了一種可以在熱場環境中長時間工作，測量精度高的水冷式 熱流傳感器。本發明的技術方案是水冷式熱流傳感器，包括金屬薄片，外殼體，內殼體，所述金 屬薄片表面涂黑，內殼體嵌在外殼體之間，并且固定密封，所述金屬薄片的中心背面引出熱 端引線，在外殼體側面引出冷端引線，所述熱端引線與外殼體之間通過絕緣套絕緣，且外殼 體由水冷保持恒溫。所述金屬薄片為康銅圓薄片。所述熱端引線和冷端引線均為金屬引線。[0013]所述內殼體與外殼體之間通過銀焊固定密封。所述絕緣套為絕緣陶瓷。本發明的有益效果是本發明水冷式熱流密度傳感器的外殼體是通水冷卻的，冷 端通過水冷溫度始終保持恒定，因此康銅圓薄片周邊與外殼體之間熱電偶電勢V2輸出恒 定，所以該傳感器可以在熱場環境中長時間穩定工作，能夠準確測量輻射熱流強度。另外， 本發明通過底部開放式設計，可以保證康銅圓萡片內外表面壓力一致，可以滿足在正壓及 負壓環境中工作要求，而且體積較小，精度高，安裝簡單，使用方便，可以滿足大熱流情況下 長時間工作的要求。
圖1是本發明水冷熱流密度傳感器的結構示意圖，圖2是圖1的側視圖，圖3是熱流傳感器康銅萡片溫差示意圖，圖4是熱流傳感器熱電偶等效電路圖，圖5是傳統熱流傳感器輸出示意圖，圖6是本發明水冷式熱流傳感器輸出示意圖，圖中1-康銅萡片；2-水冷外殼體；3-內殼體；4-熱端引線；5-冷端引線；6_絕緣套。
具體實施方式
下面通過具體實施方式
對本發明作進一步的說明請參閱圖1，其是本發明水冷熱流密度傳感器的結構示意圖。本發明水冷熱流密度 傳感器包括一個金屬薄片1，外殼體2，內殼體3。本實施方式中，所述金屬薄片1為康銅圓 薄片，表面涂黑，外殼體材料為黃銅，內殼體材料為紫銅，內殼體2嵌在外殼體3之間，并通 過銀焊固定密封。所述康銅圓薄片安裝到內殼體感應表面并通過一圈焊接方式固定，在康銅圓薄片 的中心背面引出熱端引線4，在外殼體側面引出冷端引線5。請同時參閱圖2，所述熱端引 線4與外殼體2之間通過絕緣套6絕緣，其中，所述熱端引線4和冷端引線5均為銅引線， 當然也可以為其它金屬引線。本發明水冷式熱流密度傳感器表面涂黑的康銅圓萡片在吸收輻射熱或對流熱之 后，會產生溫升，康銅圓萡片吸收的熱量會向四周傳導，康銅圓萡片中心與周邊會產生溫 差。根據理論推導，在康銅圓萡片厚度、直徑確定后，該溫差與圓萡片吸收的熱流成正比。請 參閱圖3，其是水冷式熱流密度傳感器的溫度分布示意圖。圓萡片中心溫度為Tl，內殼體溫 度為T2，從圓萡片中心引出的銅導線與康銅圓萡片形成的熱電偶輸出熱電勢Vl康銅圓薄 片周邊與內殼體形成的熱電偶的輸出熱電勢V2，這兩個熱電偶由于負極相連，輸出信號為 兩個熱電偶電勢之差，該信號正比于TI-T2，即正比于被測量的熱流q，其等效電路如圖4所不。V = V1-V2所以，該種類型熱流傳感器的輸出即對應著被測熱流的大小，經校準的熱流傳感器得到靈敏度系數常數C后，可以按照下式進行測量計算Q = OV式中q-測量熱流；C-靈敏度常數；V-電勢輸出。請參閱圖5和圖6，其分別是傳統熱流傳感器的輸出示意圖和本發明水冷式熱流 密度傳感器輸出示意圖。本發明熱流密度傳感器的外殼體是通水冷卻的，冷端通過水冷溫 度始終保持恒定，因此康銅圓薄片周邊與外殼體之間熱電偶電勢V2輸出恒定，所以該傳感 器可以在熱場環境中長時間穩定工作，實現對輻射熱流強度的準確測量。另外，本發明水冷式熱流密度傳感器通過底部開放式設計，可以保證康銅圓萡片 內外表面壓力一致，可以滿足在正壓及負壓環境中工作要求。該傳感器體積較小，精度高， 安裝簡單，使用方便，可以滿足大熱流情況下長時間工作的要求。
權利要求1.一種水冷式熱流傳感器，包括金屬薄片(1)，外殼體0)，內殼體(3)，所述金屬薄片 ⑴表面涂黑，內殼體⑵嵌在外殼體⑶之間，并且固定密封，其特征在于，所屬金屬薄片 ⑴的中心背面引出熱端引線G)，在外殼體側面引出冷端引線(5)，所述熱端引線(4)與外 殼體( 之間通過絕緣套(6)絕緣，且外殼體由水冷保持恒溫。
2.根據權利要求1所述的水冷式熱流傳感器，其特征在于所述金屬薄片(1)為康銅 圓薄片。
3.根據權利要求2所述的水冷式熱流傳感器，其特征在于所述熱端引線(4)和冷端 引線(5)均為金屬引線。
4.根據權利要求3所述的水冷式熱流傳感器，其特征在于所述內殼體( 與外殼體 (3)之間通過銀焊固定密封。
5.根據權利要求4所述的水冷式熱流傳感器，其特征在于所述絕緣套(6)為絕緣陶
專利摘要本實用新型涉及一種水冷式熱流傳感器，其包括金屬薄片(1)，外殼體(2)，內殼體(3)，所述金屬薄片(1)表面涂黑，內殼體(2)嵌在外殼體(3)之間，并且固定密封，其特征在于，所屬金屬薄片(1)的中心背面引出熱端引線(4)，在外殼體側面引出冷端引線(5)，所述熱端引線(4)與外殼體(2)之間通過絕緣套(6)絕緣，且外殼體由水冷保持恒溫。本實用新型可以在熱場環境中長時間穩定工作，能夠準確測量輻射熱流強度，可以保證康銅圓萡片內外表面壓力一致，可以滿足在正壓及負壓環境中工作要求，而且體積較小，精度高，安裝簡單，使用方便，可以滿足大熱流情況下長時間工作的要求。
文檔編號G01K17/08GK201892588SQ20102065769
公開日2011年7月6日 申請日期2010年12月14日 優先權日2010年12月14日
發明者徐健, 郝慶瑞 申請人:中國飛機強度研究所