[发明专利]非接触式核热源功率测量敏感装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种非接触式核热源功率测量敏感装置，该装置用于柱状热源的热功率和热流测量，尤其适用于核热源热功率测量。

背景技术

核热源利用其内部放射性核同位素衰变产生热量，该热量可用于超低温环境的电子设备的加热保温，也可与半导体温差电池相结合形成核温差发电装置用于电子设备的供电，由于其结构简单、可靠性性高、有着十分广阔的应用前景。

核热源的热功率精确测量是实现核热源利用的前提。目前，针对热源的热功率测量技术主要有三个方面：

－水浴温升法，平板薄壁式瞬态热流法，薄膜型瞬态热流计。水浴温升法主要是将热源进行密封后，浸泡在一定容积的水浴池中，待热平衡时，测定水池温升计算出热源的热功率；该方法主要用于易密封热源和热源外表面不受水浴影响的热功率测定，常用于煤粉燃烧热测定；因核热源不同一般热源，不易密封，而且其表面状态易受影响，因此水浴温升法不适合核热源热功率的测量。

－平板薄壁式瞬态热流法，主要是用于测量瞬态热流密度而非热功率测量，而且其平板结构不适合测量柱状核热源的热功率。

－薄膜型瞬态热流计，主要采用镀膜技术将半导体和金属薄膜镀在不同的基片上形成电阻式温度探头或热电堆，通过测量温度探头的温度变化或热电堆的热电势得到热流值。常用的金属镀膜技术由真空蒸发、溅射镀膜、光蚀技术、表面打印、表面抛光技术和物理蒸汽沉积等，这些金属镀膜技术造价高，实现难度大，而且镀膜的基板材质、厚度等性能参数都有严格要求。

因此现有的热流和功率测量技术难以满足核热源功率测量的需求。

发明内容

根据本发明的一个方面，为了克服现有技术的不足，提供一种非接触式的、多路冗余的、输出信号易于处理的非接触式核热源功率测量敏感装置。

根据本发明的一个实施例的非接触式核热源功率测量敏感装置包括康铜薄片，康铜侧翼，纯铜水冷头，敏感元件底座，敏感元件顶板，弹簧压缩套筒，弹簧顶部支架，热源顶部支架，弹簧、上隔热薄片、下隔热薄片，上隔热板、下隔热板，信号测量支架。康铜薄片为核热源功率测量敏感元件，围成核热源的热功率测量洞，康铜侧翼对称焊接在作为敏感元件的康铜薄片外侧，纯铜水冷头紧贴铜片侧翼，因为筒状敏感元件的康铜薄片与纯铜水冷头因材质不同而构成一对热电偶。测量时，核热源放入测试洞，与筒状敏感元件康铜薄片保持一定间距；康铜薄片与核热源辐射换热，温度升高，纯铜水冷头带走康铜薄片吸收的热量，此时康铜薄片的横截面温度沿圆周方向分布，腰部中心位置温度最高，与纯铜水冷头相接部位温度最低，热平衡时，该最大温差与核热源热功率成正比，同时温差在热电偶内部产生热电势，该热电势与核热源热功率成正比。上隔热薄片、下隔热薄片，上隔热板、下隔热板用于隔热，减少敏感装置的热损；敏感元件底座，敏感元件顶板，热源顶部支架，为敏感元件的支撑固定结构，弹簧压缩套筒，弹簧顶部支架，弹簧用于热源放入和取出测试洞时的缓冲。

根据本发明的一个方面，提供了一种非接触式核热源功率测量敏感装置，其特征在于包括：

核热源功率测量敏感和检测元件，用于与被测量的核热源进行辐射换热，

底座装置，用于承载被测量的核热源。

本发明与现有技术相比的优点在于：

1)非接触测量：康铜薄片与核热源不接触，该装置既保护核热源表面状态，又减少敏感装置核污染；

2)结构简单：采用康铜薄片作为筒状敏感元件，围成和受测核热源形状一致的测试洞，纯铜水冷头作为热沉元件，带走筒状敏感元件吸收的热量。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施例的非接触核热源功率敏感装置组装结构示意图。

图2是根据本发明的一个实施例的敏感元件组装结构示意图。

图3是根据本发明的一个实施例的康铜侧翼结构示意图。

图4是根据本发明的一个实施例的隔热片结构示意图。

图5是根据本发明的一个实施例的信号测量支架结构示意图。

图6是根据本发明的一个实施例的敏感元件支撑结构示意图。

图7是根据本发明的一个实施例的弹簧套筒结构示意图。

图8是根据本发明的一个实施例的隔热板示意图。

图9是根据本发明的一个实施例的敏感元件支座结构示意图及正视图。

图10是根据本发明的一个实施例的弹簧结构示意图。

图11是根据本发明的一个实施例的弹簧顶板结构示意图及正视图。

图12是根据本发明的一个实施例的热源顶部支架及核热源结构示意图。