[发明专利]一种水冷动态热流传感器

说明书

本发明公开了一种水冷动态热流传感器，包括：热流传感器本体，其包括同轴一体设置的传热探头和T型腔体；所述传热探头上穿设有两根对接型热电偶丝；所述T型腔体下端设置有水冷装置。本发明结构新颖，运行稳定，制备工艺难度低，简化了测试水进出水道的设计，便于热流传感器小型化设计；T型腔体在水冷作用下，使得整个热流传感器本体的轴向温度梯度明显增大，提高了轴向温差信噪比，有利于提高后续的热流计算精度。T型腔体尾部采用了冷却效率高的水冷装置，可以实现高热流长时间测试；结合含标定修正的混合动态热流测试方法，既保证了所设计的水冷动态热流传感器测试准度，又提高了其热流测试响应速度，为实现动态高热流长时间测试奠定了基础。

技术领域

本发明属于高超声速器地面防热试验测试技术领域，具体涉及一种基于混合测热的水冷动态热流传感器。

背景技术

在气动热与热防护试验中，电弧风洞和自由射流电弧加热器试验设备是重要的高超声速飞行器热防护材料与防热结构地面考核与评估的重要地面模拟试验设备。其中，针对连续变参数试验状态调试，热流参数常采用可长时间测试的水卡稳态热流试方法。

目前的水冷动态热流传感器所使用的传统水卡存在一些局限性或缺点,测试用进出水道内部结构复杂，加工与装配难度大，外形尺寸难以小型化；进出测试水温差小，热电偶热电势差信号信噪比低；还涉及测试水稳定流量控制及其精确测量，给多点模型热流校测带来了大量繁琐工作。本发明专利针对上述情况，设计了一种新型结构的水冷动态热流传感器并给出了其热流测试方法。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种水冷动态热流传感器，包括：热流传感器本体，其包括同轴一体设置的传热探头和T型腔体；所述传热探头上穿设有两根对接型热电偶丝；所述T型腔体下端设置有水冷装置。

优选的是，其中，所述热流传感器本体为无氧铜材质，且总长度为25mm；所述热流传感器本体的外壁套设有一层聚四氟乙烯垫片；所述传热探头前后端直径分别为5mm和4mm；所述传热探头前端环绕设置有高度为0.3mm的台阶。

优选的是，其中，所述传热探头上轴向间隔设置有两个径向通孔；两个所述径向通孔包括呈十字分布的径向通孔Ⅰ和径向通孔Ⅱ；所述径向通孔Ⅰ和径向通孔Ⅱ与所述传热探头前端面的距离分别为1.5mm和3.5mm；所述径向通孔Ⅰ和径向通孔Ⅱ的内径为0.2mm。

优选的是，其中，所述热流传感器本体侧壁开设有四条U型槽；四条所述U型槽分别位于两个所述径向通孔的端口下方；两根所述对接型热电偶丝中部的测温接点穿设在两个所述径向通孔的中部，且保持紧密配合；两根所述对接型热电偶丝两端在伸出两个所述径向通孔后被四根直径为1mm的玻璃纤维导管均匀包裹住；四根所述玻璃纤维导管内嵌设置在四条所述U型槽中，且使用陶瓷粘结剂进行固定。

优选的是，其中，所述T型腔体从上至下的外径分别为8mm和14mm；所述T型腔体从上至下的内径分别为5mm和12mm；所述T型腔体中的密封测试水压不小于10个大气压。

优选的是，其中，所述水冷装置包括一个焊接在所述T型腔体下端用于封堵的尾盖；所述尾盖厚度为5mm，直径为14mm；所述尾盖上分别采用硬钎焊密封固定有紫铜材质的进水管和出水管；所述进水管和所述出水管的上端口分别伸入到所述T型腔体的较小端和较大端；所述进水管和出水管的内外径分别为2mm和3mm；所述进水管和出水管的下端口焊接有用于连接快插管接头的M5的非标准螺母。

本发明至少包括以下有益效果：

本发明结构新颖，运行稳定，具有以下优点：

1.使得热流传感器制备工艺难度降低，避免了复杂的测试水进出水道设计，便于热流传感器小型化设计；