[发明专利]圆箔片式大量程高温热流传感器

说明书

技术领域

本发明涉及热流测量领域，具体是一种圆箔片式大量程高温热流传感器。

背景技术

现有圆箔片式热流传感器，又称Gardon型热流传感器，其敏感头由嵌放于热沉体上的康铜圆箔片、分别与康铜圆箔片中央及边缘焊接的两根金属引线组成，其中，康铜圆箔片与金属引线构成热电偶。

当辐射热流均匀地入射到康铜圆箔片表面时，热流通过圆箔片沿着其径向传热到热沉体上，圆箔片的中心与边缘之间形成温差，从而产生热电势输出。当热沉体温度恒定时，入射热流与输出热电势成正比。测量出热电势信号，就可测得入射热流值。所以，圆箔片式热流传感器的输出即对应着被测热流的大小，被测热流的大小可由式q＝C·E计算得到，式中：C-为校正常数(与热流传感器参数有关)，E-输出热电势(mV)，q-入射热流。

而入射热流与输出热电势成正比的条件是热沉体温度恒定。但在实际应用中，热沉体的温度不可能保持恒定不变，一般随工作时间和入射热流值大小的变化而变化。热流值越大，热沉体温升越快；工作时间越长，热沉体温升越快。水冷法能很好地对热沉体进行恒温控制，但在某些特定的高温环境中，为传感器提供恒温冷却水很难实现；且现有的圆箔式热流传感器缺乏良好的隔热绝热结构，导致控制热沉体恒温不易，也就限制了传感器的测量精度，使其无法满足大量程的测量及在高温环境中长时间工作的要求。

发明内容

本发明为了解决现有圆箔片式热流传感器的热沉体实现恒温不易、无法满足在高温环境中长时间工作的要求、无法实现大量程测量等问题，提供了一种圆箔片式大量程高温热流传感器。

本发明是采用如下技术方案实现的：圆箔片式大量程高温热流传感器，包括配有底盖的外壳、置于外壳内的热沉体，热沉体由主体、主体顶部中央设置的柱状凸台构成，外壳壳顶开有嵌放热沉体顶部柱状凸台的通孔，热沉体顶部柱状凸台上嵌放有圆箔片，圆箔片的中央及边缘分别焊接有引线，圆箔片与两引线构成热电偶，且热沉体主体及其顶部柱状凸台贯穿开设有用于将引线引出的通道，热沉体顶部柱状凸台外套设有绝热环，且绝热环置于热沉体主体和外壳之间；所述外壳由筒状壳体和顶盖构成，顶盖中央开有嵌放热沉体顶部柱状凸台的通孔，且顶盖为陶瓷顶盖；热沉体主体底部与外壳底盖间叠放设置有两个盘状陶瓷支撑，两个盘状陶瓷支撑间、置顶盘状陶瓷支撑与热沉体底部间分别设有空气绝热层(即两个盘状陶瓷支撑间、置顶盘状陶瓷支撑与热沉体底部间留有缝隙)，且热沉体主体侧壁与外壳内壁间亦设有空气绝热层。

所述由圆箔片与两引线构成的热电偶选用针对高温测量的E型热电偶(即康铜-镍铬热电偶)、S型热电偶(即铂铑10-铂热电偶)、K型热电偶(即镍铬-镍硅热电偶)、B型热电偶(即铂铑30-铂铑6热电偶)、J型热电偶(即铁-铜镍/康铜热电偶)，其中，E型热电偶最大温差能测1000℃，S型热电偶最大温差能测1700℃，K型热电偶最大温差能测1300℃，B型热电偶最大温差能测1800℃，J型热电偶最大温差能测1200℃。

所述热沉体为铜质热沉体；绝热环为由陶瓷纤维增强纳米隔热材料制成的绝热环，或其它导热系数非常小的绝热绝缘材料制成；外壳的筒状壳体为含1.5％C的钢质壳体；外壳的底盖为铝合金底盖；盘状陶瓷支撑和外壳陶瓷顶盖所用陶瓷为微晶云母可加工陶瓷。