[发明专利]一种防热层层间温度及碳化程度复合测量装置和方法

说明书

本发明公开了一种防热层层间温度及碳化程度复合测量装置和方法，其中，该方法包括：芯棒组件和中空结构的底座，芯棒组件安装在底座上；芯棒组件包括：上芯棒、下芯棒、一次缠绕保护层、二次缠绕保护层、合金丝和至少一个热电偶；上芯棒和下芯棒连接；一次缠绕保护层包裹在上芯棒和下芯棒的外表面；二次缠绕保护层包裹在一次缠绕保护层的外表面；合金丝设置在一次缠绕保护层与上芯棒和下芯棒的外表面之间，以及，二次缠绕保护层与一次缠绕保护层之间；至少一个热电偶分别内嵌在上芯棒和下芯棒中。通过本发明克服了不能同时测量同一位置的层间温度和热解碳化程度的问题，提高了获取的测量数据的准确性，以及，测量数据的可分析度。

技术领域

本发明测量技术领域，尤其涉及一种防热层层间温度及碳化程度复合测量装置和方法。

背景技术

临近空间飞行器以高超声速飞行，气动加热将致使防热层温度升高并产生温度梯度。对于应用较广泛的树脂基材料防热层而言，长时间的飞行将产生严重的烧蚀、热解及碳化，在飞行试验中防热层的层间温度的测量有助于了解飞行热环境的严酷程度，并能用于判断烧蚀；对防热层的热解碳化程度的测量有助于判断防热层状态。基于层间温度的测量数据和热解碳化程度的测量数据，可以完善树脂基材料防热层在临近空间飞行条件下的烧蚀、热解及温度场的计算方法。

目前，通常是通过分层温度传感器对防热材料层的层间温度进行测量，通过连续式测量烧蚀传感器对防热材料层的碳化程度进行测量。分层温度传感器和连续式测量烧蚀传感器之间相互独立，安装在防热材料层的不同位置处，也即，分层温度传感器和连续式测量烧蚀传感器之间存在一定的安装距离。然而，由于临近空间飞行器热环境分布的复杂性，分层温度传感器和连续式测量烧蚀传感器之间的安装距离通常会影响测量得到的层间温度测量数据和热解碳化程度测量数据的准确性，对测量数据的分析以及测量目的的实现将带来不利的影响。

发明内容

本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种防热层层间温度及碳化程度复合测量装置和方法，旨在克服不能同时测量同一位置的层间温度和热解碳化程度的问题，提高了获取的测量数据的准确性，以及，测量数据的可分析度。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种防热层层间温度及碳化程度复合测量装置，包括：芯棒组件(1)和中空结构的底座(2)，所述芯棒组件(1)安装在所述底座(2)上；

其中，所述芯棒组件(1)包括：上芯棒(11)、下芯棒(12)、一次缠绕保护层(13)、二次缠绕保护层(14)、合金丝(15)和至少一个热电偶；

所述上芯棒(11)和所述下芯棒(12)连接；

所述一次缠绕保护层(13)包裹在所述上芯棒(11)和所述下芯棒(12)的外表面；

所述二次缠绕保护层(14)包裹在所述一次缠绕保护层(13)的外表面；

所述合金丝(15)设置在所述一次缠绕保护层(13)与所述上芯棒(11)和所述下芯棒(12)的外表面之间，以及，所述二次缠绕保护层(14)与所述一次缠绕保护层(13)之间；

所述至少一个热电偶分别内嵌在所述上芯棒(11)和所述下芯棒(12)中。

在上述防热层层间温度及碳化程度复合测量装置中，

所述上芯棒(11)为凹字型结构，包括：凹型槽(111)、第一安装槽(112)、以及、设置在所述第一安装槽(112)的槽两端的第一通孔(1121)和第二通孔(1122)；其中，所述第一安装槽(112)设置在所述上芯棒(11)的远离所述凹型槽(111)的一端的顶面；