CN101403638B - 带温度补偿的热流传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种带温度补偿的热流传感器，该装置包括一个表面涂黑的康铜圆箔片和热沉体，热沉体为内部中空的圆柱体，其材料为无氧铜，康铜圆箔片设在热沉体的上面并且外周与热沉体焊接，在康铜圆箔片的背面中心处引出一根材料为无氧铜的康铜箔片引线，在热沉体的上引一根热沉体导线。其中，热沉体导线的材料为与康铜箔片相同的康铜材料。由于本发明中热沉体的引线材料与康铜箔片的材料相同，热沉体与引线之间的电势V3的存在补偿了由于测量过程中热沉体升温而引起的输出信号偏低，所以该热流传感器能够准确地热辐射的强度，而且该装置设备简单、使用方便应用广泛。
Description
技术领域
本发明属于热流测量技术领域，具体涉及一种带温度补偿的热流传感器。
背景技术
热流传感器主要用于环境热辐射强度测量、节能控制中热流的测量，既可进行辐射热流测量，也可进行包括辐射、对流的总热流的测量。传统热流传感器原理结构如图1所示，该原理热流传感器又称为GARDON计(戈登计)。它由表面涂黑的康铜圆箔片和热沉体组成，热沉体材料为无氧铜，康铜圆箔片外周与热沉体接触，在康铜圆箔片的背面中心与热沉体上分别引出铜导线作为信号输出。
表面涂黑的康铜圆箔片在吸收辐射热和对流热之后，会产生温升，因其四周与热沉体接触，康铜圆箔片吸收的热量便会向四周传导，康铜圆箔片中心与周边会产生温差。根据理论推导，在康铜圆箔片厚度、直径确定后，该温差与圆箔片吸收的热流成正比，设圆箔片中心温度为T1，热沉体温度为T2，从圆箔片中心引出的铜导线与康铜圆箔片形成的热电偶输出热电势为V1，康铜圆箔片周边与热沉体(铜)形成的热电偶的输出热电势为V2，这两个热电偶由于负极相接，输出信号为两个热电偶热电势之差，该信号正比于T1-T2，亦即正比于被测量的热流q。等效电路如图2所示。
V＝V1-V2 (1)
所以，该种类型热流传感器的输出即对应着被测热流的大小，经过校准的热流传感器得到灵敏度常数C之后，即可按照下式进行测量计算：
q＝C·V (2)
式中：q—测量热流；
C—灵敏度常数；
V—温差热电偶热电势输出。
上述情况为理想情况，是假设热流传感器热沉体温度恒定不变的情况下该类型传感器的工作情况。在实际工作中，热沉体的温度不会是恒定不变的，一般会随着测量时间的增加而升高，这样V2的值会随着测量时间的增加而变大，V＝V1-V2的值则会降低，即输出会变小。这就意味着，被测热流不变的情况下，随着测量时间的增加，热沉体的温度会不断上升，导致热流传感器输出信号下降，产生温漂。传感器输出信号变化情况示意图，如图3所示。
针对热流传感器存在的上述缺陷，可以通过对热沉体进行恒温控制来解决，水冷式热流传感器即是这种方案，但是在某些应用场合，水冷式热流传感器的使用不是很适宜，原因是为传感器提供恒温冷却水不很方便。
发明内容
为了解决热流传感器在测量过程中由于存在温飘的而引起测得的结果偏小的问题，正确地测量热流，本发明提出了一种带温度补偿的热流传感器。
实现上述目的的技术方案：一种带温度补偿的热流传感器，该热流传感器包括一个表面涂黑的康铜圆箔片和热沉体，热沉体为内部中空的圆柱体，其材料为无氧铜，康铜圆箔片设在热沉体的上面并且外周与热沉体焊接，在康铜圆箔片的背面中心处引出一根材料为无氧铜的康铜箔片引线，在热沉体上引一根热沉体导线。其中，热沉体导线的材料为与康铜箔片相同的康铜材料。
所述的热沉体导线从热沉体的底部引出。
本发明的有益效果：(1)由于本发明中热沉体的引线材料与康铜箔片的材料相同，因此即使热沉体在测量过程中有升温现象出现，但是由于多了热沉体与引线之间的电势V3的存在抵消了电势V2的上升，所以该热流传感器能够准确地反映环境热辐射的强度。(2)该装置设备简单、使用方便、应用场合广。
附图说明
图1是热流传感器原理结构示意图。
图2是传统热流传感器温差热电偶等效电路图。
图3是传统热流传感器信号输出示意图。
图4是本发明的一种带温度补偿的热流传感器温差热电偶等效电路图。
图5是本发明的一种带温度补偿的热流传感器信号输出示意图。
图中：1-康铜箔片；2-康铜箔片引线；3-热沉体；4-热沉体导线；
具体实施方式
实施例
本发明的一种带温度补偿的热流传感器，该装置包括一个表面涂黑的康 铜圆箔片1和热沉体3，热沉体3为内部中空的圆柱体，其材料为无氧铜，康铜圆箔片1放在热沉体3的上加工的凹槽内并且外周与热沉体3焊接，在康铜圆箔片1的背面中心处引出一根材料为无氧的康铜箔片引线2，在热沉体3的最下端引一根热沉体导线4，热沉体导线4的材料为与康铜箔片相同的康铜材料。该热流传感器输出信号等效电路图如图4所示。V1和V2的情况如背景材料中所述，不再重复。随着测量时间的增加，热沉体温度不断上升，即V3增加，在传感器总输出信号中，由于V3与V1-V2信号同相，V3正向叠加到V中，起到了补偿作用，使得传感器的稳定性改善，补偿作用效果如图5所示。
V＝V1-V2+V3
Claims (2)
1.一种带温度补偿的热流传感器，该热流传感器包括一个表面涂黑的康铜圆箔片(1)和热沉体(3)，热沉体(3)为内部中空的圆柱体，其材料为无氧铜，康铜圆箔片(1)设在热沉体(3)的上面并且外周与热沉体(3)焊接，在康铜圆箔片(1)的背面中心处引出一根材料为无氧铜的康铜圆箔片引线(2)，在热沉体(3)上引一根热沉体导线(4)；该热流传感器的特征在于，热沉体导线(4)的材料为与康铜圆箔片相同的康铜材料。
2.根据权利要求1所述的一种带温度补偿的热流传感器，其特征在于：所述的热沉体导线(4)从热沉体(3)的底部引出。
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