[实用新型]一种多热电偶组装式温度传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及火灾及类似高温气流温度测量技术领域，具体地说，是一种多热电偶组装式温度传感器。

背景技术

裸露热电偶测量火灾燃烧火焰温度时，热电偶的温度读数实际是热电偶结点的温度，而不是燃烧火焰温度，且两者之间存在很大的差距(温度测量误差)。造成这种温度测量误差的原因是，虽然燃烧高温火焰通过对流换热方式加热热电偶结点，但高温状态下的热电偶结点通过热电偶导线导热、与周围冷环境辐射换热等两种传热方式而损失热量，其中导热损失热量可通过增加热电偶导线与火焰接触长度而减小至可忽略。由此可见，辐射换热是导致热电偶结点温度低于火灾燃烧温度的主要原因。

针对裸露热电偶测温的辐射误差问题，目前主要有两种解决途径。一种是通过提高热电偶生产工艺，不断减小热电偶结点尺寸，如中国专利CN205808579U公开了一种T型超精细铠装热电偶的结构、材质和工艺；另一种途径是设计带遮热罩的抽气式热电偶，并且由单层遮热罩向多层发展，如中国专利CN203432703U公开了一种双层套管抽气热电偶结构。然而，对于火灾或类似高温气流温度测量来讲，精细热电偶容易弯曲甚至折短，而抽气式热电偶温度读数不能反应出火灾温度湍流脉动，无法得到温度瞬态信息。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型设计了一种多热电偶组装式温度传感器，其可以校正热电偶测温辐射误差，同时能克服现有测量技术的缺陷。

本实用新型是为了校正热电偶裸露结点与周围环境辐射换热给热电偶测温带来的误差，并基于传热学原理和算法消除高温气流湍流脉动对校正过程的影响，使得校正后的温度更接近气体的真实温度，并能给出真实温度的湍流脉动情况。

本实用新型采用的具体技术方案如下：

一种多热电偶组装式温度传感器，包括圆柱形陶瓷空心管，陶瓷空心管中设置有绝缘填充材料，陶瓷空心管内纵向均匀设置有N个类型材质一样的热电偶，热电偶之间的两两距离为L，热电偶的结点直径皆不相等，热电偶通过连接线连接到数据采集模块，数据采集模块通过连接线连接到采集电脑。

本实用新型的进一步改进，热电偶的数量N大于等于3，热电偶之间的两两距离L小于等于10mm。

本实用新型的进一步改进，热电偶的数量N为3，热电偶之间的两两距离L为5mm。

本实用新型的进一步改进，热电偶的数量N为4，热电偶之间的两两距离L为5mm。

本实用新型的进一步改进，热电偶采用K型热电偶。

本实用新型的有益效果：

本实用新型与精细热电偶相比：虽然精细热电偶结点直径非常小，热电偶温度读数也非常接近所测量的高温气体温度，但是精细热电偶浸入流速较大的火灾燃烧气流或类似高温气流，非常容易折断；再者，精细热电偶比较贵；相比较而言，多热电偶组装式温度传感器不仅能测量校正火灾燃烧温度，而且坚固可靠和费用低廉。

本实用新型与带遮热罩的抽气式热电偶相比：虽然遮热罩阻隔了热电偶裸露结点与周围环境的辐射换热，从而降低了热电偶温度测量辐射误差，但是通过抽气方式把火灾燃烧气体抽吸入遮热罩，再与热电偶结点进行对流换热，很明显改变了火灾燃烧气体的原有流动形态，从而会导致热电偶读数的脉动不能客观地反应出火灾温度湍流脉动，无法获得火灾温度脉动的真实信号。相比较而言，多热电偶组装式温度传感器不仅能测量校正火灾燃烧温度，而且校正的温度能客观反应火灾湍流脉动信号。

附图说明

图1是多热电偶组装式温度传感器工作原理示意图。

图2是三热电偶组装式温度传感器结构示意图。

图3是四热电偶组装式温度传感器结构示意图。

图4是校正算法流程图。

图5是火灾温度测量实验示意图。

图6-15是四热电偶组装式温度传感器测量数据和温度校正数据。

图中，1-陶瓷空心管，2-绝缘填充材料，3-连接线，4-第一热电偶，5-第二热电偶，6-第三热电偶，7-第四热电偶，8-四裸露热电偶组装式温度传感器，9-固定支架，10-数据采集模块，11-数据采集电脑，12-测量位置点，13-燃烧火焰，14-气体燃烧器，15-可燃气体导管，16-气体流量控制器，17-丙烷气瓶，18-防火板，19-实验台桌。

具体实施方式

为了加深对本实用新型的理解，下面将结合附图和实施例对本实用新型做进一步详细描述，该实施例仅用于解释本实用新型，并不对本实用新型的保护范围构成限定。