[发明专利]一种基于辐射测温的量热计

说明书

本发明属于热流测量传感器设备技术领域，针对现有技术中存在的热电偶节点焊接困难，焊接的引线使测量结果偏离实际情况，无法应用在高温电离环境下，且无法进行面测量的技术问题，本发明提供一种基于辐射测温的量热计，底座和基座连接，量热片设置在基座顶端，光电二极管的感光面设置在成像光学系统的像面上，二者相互适配对应安装在底座上；成像光学系统收集辐射信号，光电二极管将辐射信号转换为电信号，通过数据采集系统记录量热片温度的变化历程。辐射源与高温气流隔离，具有耐冲刷特性；辐射源及测量元器件与外部环境物理隔离，且量热片背面无需焊接引线，可应用于高温电离环境下，减小测量误差，既可以测量单点热流，也可开展面测量。

技术领域

本发明属于热流测量传感器设备技术领域，具体涉及一种基于辐射测温的量热计。

背景技术

高超声速飞行时气动热环境非常恶劣，需要采用合适的热防护措施。热防护方法和材料的选取依赖于地面风洞实验中的热流测量结果，风洞实验中采用的热流测量传感器主要有三种：薄膜电阻温度计、同轴热电偶和量热计。三种传感器各有优缺点和适应的测量环境，其中量热计通常用于大热流和强冲刷的环境。

量热计采用量热片作为吸热元件，通过测量量热片内部温度的变化率计算所加载的热流。目前已发展的量热计根据量热片材料的类型采用了不同的测温方式。量热片采用铜、不锈钢等金属材质时利用热电偶测量内部温度。这种类型的量热计存在的主要问题是：热电偶节点焊接困难，大小难以保证一致，造成测量结果散差大，且无法应用在高温电离环境下。当利用金刚石等绝缘材料做量热片时，量热片内部温度利用薄膜电阻测量。这种方案能够提高量热计的测量灵敏度，但满足要求的绝缘材料甚少，且金刚石制作使用成本昂贵。此外，以上两种测温方式都需要在量热片上焊接引线，以实现将温度变化产生的电信号输出。引线的存在会造成额外的热量损失，使测量结果偏离实际情况。另外，传统的量热计都是测量单点热流值，无法进行面测量。

发明内容

针对现有技术中存在的热电偶节点焊接困难，大小难以保证一致，造成测量结果散差大，焊接引线造成额外的热量损失，使测量结果偏离实际情况，无法应用在高温电离环境下，且无法进行面测量的技术问题，本发明的目的在于提供一种基于辐射测温的量热计。辐射源与高温气流隔离，具有耐冲刷特性；辐射源及测量元器件与外部环境物理隔离，且量热片背面无需焊接引线，可应用于高温电离环境下，减小测量误差，既可以测量单点热流，也可开展面测量。

本发明采取的技术方案为：

一种基于辐射测温的量热计，包括基座、底座、量热片、光电二极管、成像光学系统和传感器座。

所述底座和基座连接安装形成支撑框架，量热片设置在基座顶端，所述光电二极管的感光面设置在成像光学系统的像面上，二者相互适配对应安装在底座上；

所述透镜成像系统安装在底座内，传感器座通过螺纹与底座连接，同时压紧透镜成像系统，通过传感器座安装固定光电二极管，光电二极管安装在传感器座内，光电二极管的输出端与采集设备相连；

通过成像光学系统收集辐射信号，通过光电二极管将辐射信号转换为电信号，通过采集设备记录量热片温度的变化历程。

进一步的，还设置有辐射测温组件，辐射测温组件包括温敏漆涂层、激发光源、滤光片。

所述激发光源设置在底座上，通过压圈与激发光源的底座螺纹连接固定；温敏漆涂层涂敷于量热片下方，所述滤光片嵌设在光电二极管和成像光学系统之间；

所述成像光学系统收集温敏漆涂层的辐射信号，所述光电二极管将温敏漆涂层的辐射信号转换为电信号，通过采集设备的数据采集系统记录量热片温度的变化历程。