[发明专利]一种快速响应高精度总温热电偶头部结构

说明书

本发明公开了一种快速响应高精度总温热电偶头部结构，其特征在于，包括保护套管(1)、绝缘层(2)、两根不同材质的电偶丝(3)、偶丝接点(4)，偶丝接点(4)迎风侧包含平面或者内凹的气流滞止结构(41)。本发明能够有效地滞止气流，使得更大比例的动温恢复成总温，进而有效地降低速度误差，提高总温测量精度；滞止结构(41)使得偶丝接点头部热惯性更小，能明显提高总温测量的响应速度。

技术领域

本发明涉及气流总温测量技术领域，特别涉及一种快速响应高精度总温热电偶头部结构。

背景技术

在高温测量领域，热电偶因其精度高、测温范围广、操作简单等优点成为目前广泛使用的测温装置。由于工业应用水平以及科研实验要求不断提高，热电偶的应用环境越来越恶劣，对热电偶测温精度要求越来越高。

以航空发动机内涡轮出口气流总温动态测量为例，工作在高温、高压、强振动环境中的热电偶需要快速、准确、可靠的测量出气流总温，对热电偶的响应速度、测量精度、可靠性提出了极为严苛的要求。

裸露式热电偶通常有两个偶丝焊接而成，焊接点通常近似为球形。屏蔽式热电偶在裸露式热电偶的基础之上加装了屏蔽罩。相比屏蔽式热电偶，目前常用的裸露式热电偶频响更高；同时，其结构更加简易、成本更低。然而，裸露式热电偶无法有效的将流经其表面的气流有效滞止，存在较大的速度误差。在保持裸露式热电偶现有测温优势的前提下，如何减小裸露式热电偶测温时间常数，同时提高其测量精度是工程测试人员急需解决的问题。

现有技术中，为了减小现有的裸露式热电偶测温时间常数，通常采用更细直径的热电偶偶丝焊接偶丝接点，但是偶丝尺寸的减小会使热电偶可靠性降低，在振动剧烈的工况下偶丝易失效。

专利CN103674304A公开了一种热电偶滞止室，该方法能够有效的减小热电偶速度误差、传热误差，但是屏蔽罩的出现增大了测温装置的结构复杂性，也会增大热电偶测温时间常数。

发明内容

针对热电偶上述缺陷，本发明的核心目的在于，提供一种快速响应高精度总温热电偶头部结构，以解决目前气流总温测试时，由于裸露式热电偶固有特性导致的速度误差大、时间常数大的测温缺陷。

为了解决上述技术问题，本发明所提供的一种快速响应高精度总温热电偶头部结构，其特征在于，包括保护套管(1)、绝缘层(2)、两根不同材质的电偶丝(3)、偶丝接点 (4)，偶丝接点(4)迎风侧包含平面或者内凹的气流滞止结构(41)。

进一步地，所述的一种快速响应高精度总温热电偶头部结构中，所述的偶丝接点(4) 迎风侧包含的平面气流滞止结构(41)中的平面距离偶丝接点(4)中心0至2/3倍偶丝接点(4)半径。

进一步地，所述的一种快速响应高精度总温热电偶头部结构中，所述的偶丝接点(4) 迎风侧包含的内凹的气流滞止结构(41)可以是内凹的半球面，也可以为内凹的锥面；所述的内凹的半球面滞止结构(41)中，内凹的半球半径为1/6至1倍偶丝接点(4)半径，内凹的半球面球心距离偶丝接点(4)中心1/6至1倍偶丝接点(4)半径；所述的内凹的锥面滞止结构(41)中，底面半径为1/6至1倍偶丝接点(4)半径，锥面高度为1/6至1 倍偶丝接点(4)半径。

在实际测量过程中，本发明与通常裸露式热电偶相比，感温过程的不同如下：