[发明专利]一种圆箔热电堆热流传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种圆箔热电堆热流传感器。

背景技术

圆箔热流传感器用于测量辐射为主的总热流参数。常规圆箔热流传感器测量范围从5W/cm²到50M/cm²，满量程输出标称值为10mV，响应时间从3ms到1s，大量程产品灵敏度低、响应时间快，小量程产品灵敏高、响应慢。目前，航天飞行器及地面热试验提出了快速测量小量程热流参数的需求，为提高圆箔式热流传感器的响应时间，又不影响产品的灵敏度，在此背景下，提出了圆箔热电堆热流传感器测量方案。

发明内容

本发明的技术解决问题是：针对现有技术的不足，提供了一种能大大提高热流传感器灵敏度又不影响传感器响应时间的圆箔热电堆热流传感器。

本发明的技术解决方案是：

一种圆箔热电堆热流传感器，包括至少两对圆箔差分热电偶和绝缘块，每对所述圆箔差分热电偶包括箔片、热沉、第一热偶丝、第二热偶丝，相邻两对所述圆箔差分热电偶间，通过所述第一热偶丝与所述第二热偶丝相串联，且两对所述圆箔差分热电偶间通过绝缘块绝缘隔离；在每对所述圆箔差分热电偶中，所述箔片水平放置并焊接于所述热沉上；所述第一热偶丝焊接相连于所述箔片中心点，所述热沉与所述第二热偶丝焊接相连。

所述箔片采用康铜材料。

所述热沉、所述第一热偶丝和所述第二热偶丝采用纯铜材料。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

本发明所述圆箔热电堆热流传感器，可以在响应时间不变的情况下，将灵敏度提高为常规圆箔热流传感器灵敏度的N倍，N为圆箔差分热电偶的数量。

附图说明

图1为本发明示意图；

图2为单对圆箔差分热电偶示意图。

具体实施方式

下面就结合附图对本发明做进一步介绍。

如图1，本发明所述圆箔热电堆热流传感器由N对(N＞＝2)圆箔差分热电偶串联而成，对于其中任一对圆箔差分热电偶，如图2，包括箔片1、热沉2、第一热偶丝3和第二热偶丝4组成。

在每对圆箔差分热电偶中，第一热偶丝3与箔片1为一对热电偶，第二热偶丝4、热沉2采用同种材料，之间不会产生热电动势，箔片1与第二热偶丝4、热沉2为一对热电偶材料，两对热电偶反向相连，组成一对圆箔差分热电偶。圆箔差分热电偶的箔片1水平放置于热沉上并与热沉焊接在一起，第一热偶丝3焊接于箔片1中心点，第二热偶丝4焊接于热沉2上；前一对圆箔差分热电偶的第二热偶丝4与后一对圆箔差分热电偶第一热偶丝3焊接在一起。箔片1材料为康铜，热沉2、第一热偶丝3和第二热偶丝4材料为纯铜，铜的热导率大，散热快，热电偶类型为T型。这样的材料选择，可使差分热电偶线性好、精度高。圆箔差分热电偶热流传感器的响应时间与箔片尺寸相关，N对圆箔差分热电偶热流传感器箔片尺寸与1对圆箔差分热电偶热流传感器相同，因此，1对圆箔差分热电偶热流传感器的响应时间与N对圆箔差分热电偶热流传感器的响应时间是一样的。

进一步如图1，传感器工作时，箔片表面感受到热流q时，热流对箔片表面均匀加热，箔片中心温度高于边缘温度，每对圆箔差分热电偶产生一个差分热电动势V₀，N对圆箔差分热电偶串联后的输出V₁＝N＊V₀。因此，圆箔热电堆传感器灵敏度

E₁＝V₁/q＝N^＊V₀/q＝N^＊E₀。                                    (1)

其中，E₀为一对圆箔差分热电偶热流传感器灵敏度。

本发明未详细说明部分属本领域技术人员公知常识。