[发明专利]一种短型温度传感器超高温标校装置及方法

说明书

本发明公开了一种短型温度传感器超高温标校装置及方法，该装置通过电磁感应加热，在小孔径的石墨腔内形成均匀的超高温场，并采用前端加热，后端水冷的方式模拟传感探头在实际工况下的大温度梯度。为了实现石墨腔内精准的温度控制，标校装置采用对称放置的双石墨腔设计，一个石墨腔用于待标探头加热，另一个石墨腔用于红外控温。为避免两石墨腔温度差对标校工作的影响，进行高精度标校，本标校装置可以实现待标探头和热电偶在石墨腔中对标。

技术领域

本发明属于温度传感器标校领域，尤其涉及一种短型温度传感器超高温标校装置。

背景技术

温度是环境监测中一个重要的物理量，因此温度传感器被广泛应用于科研和工业生产中。近年来，随着短型温度传感器在航空航天、钢铁冶炼、石油化工等行业广泛应用，超高温恶劣工况下目标温度参数测量已成为重要技术需求。标校条件作为超高温温度传感器研发的关键技术是制约其发展的重要原因。国外经过长期的发展，在超高温校准方面已经形成相当完善的体系，国内在长型温度传感器的校准方面相对成熟，而对于短型温度传感器的校准还存在不少问题。

短型温度传感器尺寸短小，在超高温环境中容易将热量快速传递到后端，而传感器后端往往是不耐热材质，因此短型温度传感器在使用时需要水冷环境，让传感器后端快速冷却下来。目前，短型温度传感器的校准方法主要有：卧式检定炉法、干井炉法、小型固定点法和黑体空腔法。这些方法主要用于300～1300℃短型温度传感器标校，难以在更高温度下进行应用。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种短型温度传感器超高温标校装置及方法，采用嵌入式水冷套完成大温度梯度标校，采用热电偶对标，提高了水冷状态下的标校精度，并通过更换转换工装实现不同尺寸温度传感器的超高温标校，为短型温度传感器的广泛应用奠定基础。

本发明的技术方案如下：一种短型温度传感器超高温标校装置，包括炉体、加热模块、大石墨腔、第一小石墨腔、第二小石墨腔、炉盖、水冷套、转换工装、红外测温仪和热电偶；

炉体和炉盖组成密闭空间，加热模块和大石墨腔放置在在密闭空间内，加热模块对大石墨腔进行加热，升温后的大石墨腔对放置在大石墨腔内的第一小石墨腔和第二小石墨腔进行加热；水冷套固定在炉盖上，用于给待标传感器后端降温，模拟实际工况下的大温度梯度，红外测温仪用于测量第二小石墨腔的温度，并反馈给外部温度控制模块，外部温度控制模块控制加热模块工作实现炉内温度的调节；所述水冷套通过转换工装和待标传感器连接，在保证传感器得到充分水冷的同时，改变转换工装的尺寸，使待标传感器前端伸入第一小石墨腔的长度为小石墨腔全长的1/2至2/3；在第一小石墨腔内放置一段热电偶，用于测量待标传感器前端温度；热电偶选用钨铼热电偶或铂铑热电偶。

所述加热模块选用电磁感应加热、电阻丝加热。

所述第一小石墨腔和第二小石墨腔尺寸一致，并且在大石墨腔内对称放置，保证两个小石墨腔所处温度场相似。

还包括隔热材料；所述隔热材料填充在石墨腔周围，用来减石墨腔的散热，保证腔内温度均匀性的同时提升腔内温度极限；所述隔热材料材料选用石棉。

所述水冷套采用单独水冷，并通过密封橡胶圈和螺钉密封固定在炉盖上；所述水冷套材料选用铜。

所述红外测温仪的温度测量范围为350～2000℃或1000～3200℃。

还包括气阀；炉体通过气阀与外部真空泵或气瓶相连；真空泵用于将炉体内的空气排出，使炉体内真空；气瓶内充有氩气，用于将炉体内的空气置换为氩气。

一种短型温度传感器超高温标校方法，步骤如下：

1)将转换工装和待标传感器依次放入水冷套；

2)通过螺钉，将水冷套密封固定在炉盖上，关好炉盖；