[实用新型]基于组合热电偶的高频响应总温传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种基于组合热电偶的高频响应总温传感器，属于传感器技术领域。

背景技术

热电偶是目前工业生产及科学研究中最为常用的接触式测温手段，它具有测量精度较高和使用简便等特点。但由于接触式测温存在热惯性的限制，很难克服动态测量中产生的误差。1）如目前我国航空发动机压气机的温度变化频率大约在170 Hz和1020 Hz之间，要求热电偶的时间常数在1 ms～6 ms范围内才能准确测出压气机的动态温度，目前工业生产中使用的热电偶的时间常数一般只能达到秒级； 2）偶丝直径为0.08 mm左右的细丝热电偶时间的常数最快可达到几十毫秒，但极易损坏，因而均不能满足压气机测温时时间常数的要求。

在航空发动机压气机的温度的测量中，通常无滞止结构，测量高速流动气流总温存在困难，动态波动的温度往往存在于高速流动的气流中，较大的速度会引起的热电偶测量速度误差，影响测量的精度。从上世纪50年代国外研究者开始研究组合热电偶测温方法，80年代始国内研究者在国外研究的基础上根据热电偶温度测量值总结出独特的组合热电偶温度计算方法。虽然经历了数十年的发展，组合热电偶测温法在工业上的应用还仅限于内燃机的排气温度。对组合热电偶实验装置的研究，以往普遍将一簇偶丝直接放在动态的温度场中，无法满足工业生产中的多点测量要求，存在测量速度误差大、热电偶易损坏及测量设备难维护等问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种动态温度的测量值的准确性高、试验周期短、节约成本，便于试验工作、基于组合热电偶的高频响应总温传感器。

本实用新型的目的通过下述技术方案实现：一种基于组合热电偶的高频响应总温传感器，包括滞止罩、固定部件和半圆柱体长杆件，所述的滞止罩包括滞止罩进口、滞止室、滞止罩出口、方槽连接孔、第2凹槽、偶丝通孔和热电偶偶丝，所述的滞止罩进口设置在滞止罩一端的轴向方向，所述的方槽连接孔设置在滞止罩另一端的侧壁上，所述的滞止罩出口设置在滞止罩的侧壁上，所述滞止罩内部设置有滞止室，所述的第2凹槽两两对应设置在滞止罩的侧壁上，所述的偶丝通孔设置在第2凹槽的一端，所述的热电偶偶丝21设置在第2凹槽内，热电偶偶丝由偶丝通孔穿入，从对应偶丝通孔穿出，偶丝结点设置在滞止室内；所述的固定部件包括中通孔、第1凹槽、固定孔和方槽，所述的固定孔两两设置在固定部件的两端，所述的中通孔设置在固定部件的中心位置，大小与滞止罩外径相匹配，所述的第1凹槽两两对应的设置在中通孔的两端，所述的方槽设置在中通孔底部，所述的方槽与通孔的中心线成一直线；所述的滞止罩穿过中通孔通过方槽连接孔和方槽与固定部件固定连接，所述的热电偶偶丝伸出第2凹槽部分埋入第1凹槽并与补偿导线相连接；所述的半圆柱体长杆件设置有第1通孔和第1螺纹孔，所述的第1螺纹孔与固定部件两端设置的固定孔相对应，所述的第1通孔与固定部件的中通孔相对应，所述的固定部件通过第1通孔和第1螺纹孔固定设置在半圆柱体长杆件上。

还包括半圆形薄壁长管件，所述的半圆柱体长杆件设置有第2螺纹孔，所述的半圆形薄壁长管件设置与第2螺纹孔的对应位置设置有第2通孔，所述的第2螺纹孔与所述的第2通孔通过螺栓固定连接。

还包括活动螺纹连接件，所述的半圆柱体长杆件与半圆形薄壁长管件通过活动螺纹连接件固定连接。

所述的第1凹槽和第2凹槽至少3组。

所述的固定部件和滞止罩至少设置有1组。

所述的滞止罩进口内边缘处设置有倒角。

所述的设置在第2凹槽内的热电偶偶丝使用绝缘胶覆盖。

所述的与补偿导线相连接的热电偶偶丝使用导电胶连接固定。

综上所述，本实用新型的有益效果是：

1)   纵向滞止罩，有效降低高速气流并起到保护热电偶偶丝的作用。将热电偶偶丝穿过偶丝通孔，热电偶结点留在滞止罩内，将留在外部的热电偶偶丝埋入滞止罩外壁凹槽中，并用绝缘胶封闭凹槽。滞止罩使用绝缘、耐高温、机械性能优良的陶瓷材料。根据经验调整各部分尺寸，并用FLUENT模拟检验滞止效果。

2)   进行多点测量，测量点间距由半圆柱体长杆件中的第1通孔位置决定，可根据不同的发动机尺寸决定杆件的长度及大圆孔间距从而适应不同环境的要求。

3)   滞止罩通过固定部件与半圆柱体长杆件螺钉连接，并限制滞止罩转动。本装置结构简单，热电偶损坏时可直接更换滞止罩。

4)   热电偶偶丝沿气流方向排列，有效减小滞止罩径向尺寸。