CN104316221B - 接触式高温温度传感器校准装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种接触式高温温度传感器校准装置。该校准装置由密闭腔体、高温热源、温度基准源、真空与充气系统、热防护系统、热源位移机构等部分构成，主要用于接触式高温温度传感器的校准，该传感器测温上限在1600℃以上并且需要在1600℃以上的温度点进行校准。

Description

接触式高温温度传感器校准装置

技术领域

本发明属于接触式温度测量技术领域，具体涉及一种用于接触式高温温度传感器校准装置的架构设计。

背景技术

按照测温时是否与被测对象接触来区分，温度传感器可分为接触式和非接触式两大类，前者包括热电偶、热电阻、水银温度计等；后者主要是各种辐射测温仪。对于温度传感器的校准，接触式温度传感器一般使用恒温槽和干体式检定炉；非接触式的辐射测温仪则使用黑体炉进行校准。

目前已知的接触式温度传感器校准设备中，能够提供的最高校准温度为1600℃。在常规接触式温度传感器中，热电偶的测温上限较高(一种钨铼热电偶的测温上限可达2300℃)，而对热电偶进行校准时，并不需要在其量程高限设置校准温度点进行校准，常规做法是：在易于实现的温度范围内设置温度点(如1000℃、1200℃、1600℃等)进行校准，更高温度点下热电偶的校准则可根据已测较低温度点输出和热电偶自身特性外推来进行。

而对于某些特种接触式高温温度传感器(如基于黑体辐射测温原理、测温上限为2500℃的高温蓝宝石光纤温度传感器)，由于现有校准设备工作温度上限的限制和传感器在高温温区输出特性难以外推等原因，无法使用现有的校准设备进行高温温区的校准。

对于这类高温温度传感器而言，在高温温区校准需要的条件包括：温度可调的高温温度环境、高温温度测量基准源、对传感器的热防护和抗氧化保护等。

发明内容

本发明的目的是提供一种接触式高温温度传感器校准装置，对接触式高温温度传感器在高温温区进行校准。

本发明采用的技术方案是：一种接触式高温温度传感器校准装置，其特征是包括以下组成部分：

(1)、一个能够提供高温环境的热源，该热源由产生集中热流的内部分和提供能量的外部分组成，两部分可通过密封措施实现空气隔离，高温热源的内部分能够直接对高温温度传感器的敏感元件进行加热使之达到所需温度，并且在工作过程中既不需要含氧成分物质参与、又不生成含氧成分；

(2)、一个热源位移机构，能够在加热过程中调整热源与传感器敏感元件的距离，从而改变校准温度；

(3)、一个辐射式温度基准源，该温度基准源能够对传感器敏感元件的温度进行高动态测量，测温上限应不低于3000℃；

(4)、一个热防护系统，能够对传感器的非耐温部分进行热防护，如有必要，还应对温度基准源进行热防护；

(5)、一个真空与充气系统，提供低氧的校准环境，使传感器敏感元件免于在高温环境下的氧化损害；

(6)、一个数据采集处理系统，通过线缆与温度基准源、传感器相连，为两者提供电源，并采集与处理两者的测量信号；

(7)、一个水冷却系统，校准时以水冷的方式为温度基准源和传感器中不耐高温的部分提供热防护；

(8)、一个密闭的环境，由密闭腔体提供，能够将校准环境封闭；

其中高温热源的内部分、热源位移机构、热防护系统、温度基准源和传感器位于密闭腔体内。密闭腔体外为热源的外部分、数据采集系统、真空与充气系统和水冷却系统。

本发明的优点：

本发明提出的校准装置架构中，使用热源直接加热传感器敏感元件的方法提供校准温度环境，加热效率高、温度上限高，同时采用辐射式温度基准源对传感器敏感元件进行温度测量，采用热源位移机构调整校准温度，从而具备了常规校准系统不具备的高温温区(1600℃以上)校准能力；

考虑到高温环境对传感器非耐温部位和温度基准源的损伤，设计了热防护系统；

考虑到高温氧化环境对传感器温度敏感元件的氧化损害，设计了密闭腔体结构安装其他组件，校准前可通过抽真空和灌充保护性气体的方式提供无氧环境，热源系统在校准过程中也不会对敏感元件产生氧化损害。

附图说明

图1是本发明的架构图。

图2是本发明实施例的架构图。

具体实施方式

如图1所示，本发明包括(1)一个能够提供高温环境的热源，该热源由产生集中热流的内部分和提供能量的外部分组成，两部分可通过密封措施实现空气隔离，高温热源的内部分能够直接对高温温度传感器的敏感元件进行加热使之达到所需温度，并且在工作过程中既不需要含氧成分物质参与、又不生成含氧成分；(2)、一个热源位移机构，能够在加热过程中调整热源与传感器敏感元件的距离，从而改变校准温度；(3)、一个辐射式温度基准源，该温度基准源能够对传感器敏感元件的温度进行高动态测量，测温上限应不低于3000℃；(4)、一个热防护系统，能够对传感器的非耐温部分进行热防护，如有必要，还应对温度基准源进行热防护；(5)、一个真空与充气系统，提供低氧的校准环境，使传感器敏感元件免于在高温环境下的氧化损害；(6)、一个数据采集系统，通过线缆与温度基准源、传感器相连，为两者提供电源，并采集与处理两者的测量信号；(7)、一个水冷却系统，校准时以水冷的方式为温度基准源和传感器中不耐高温的部分提供热防护；(8)、一个密闭的环境，由密闭腔体提供，能够将校准环境封闭。

图2所示为基于本发明所提供架构、设计的一个接触式高温温度传感器校准装置的系统结构，该装置采用了等离子热源和红外测温仪温度基准。

其中，密闭腔体由不锈钢材料制成；传感器安装工装被固定于密闭腔体内部，被校准的传感器被固定在工装上；密闭腔体内部安装有丝杠平移机构，热源内部分固定在丝杠平移机构上，因此通过密闭腔体外的手轮能够控制热源内部分进行直线移动，在校准过程中对直接施加到被校准传感器的敏感元件的热流进行调整；红外辐射测温仪也被固定在密闭腔体内，测量被校准传感器敏感元件的温度，作为校准过程中的温度基准。

密闭腔体外为热源的外部分、数据采集系统、真空与充气系统和水冷却系统，其中热源的外部分通过电缆、塑胶管道与热源内部分相连，为热源内部分提供等离子热源所需的电源和惰性气体气源；数据采集处理系统通过线缆与红外测温仪、传感器相连，为两者提供电源，并采集与处理两者的测量信号；真空与充气系统通过管道与密闭腔体相连，校准前通过循环抽真空与充保护性气体的方式制造密闭腔体内的低氧环境；水冷却系统通过水冷却管与红外测温仪的水冷套和工装水冷套相连，校准时以水冷的方式为红外测温仪和传感器中不耐高温的部分提供热防护。

Claims (1)

1.一种接触式高温温度传感器校准装置，其特征是包括以下组成部分：

(1)、一个能够提供高温环境的高温热源，该高温热源由产生集中热流的内部分和提供能量的外部分组成，两部分通过密封措施实现空气隔离，高温热源的内部分能够直接对高温温度传感器的敏感元件进行加热使之达到所需温度，并且在工作过程中既不需要含氧成分物质参与、又不生成含氧成分；

(2)、一个热源位移机构，能够在加热过程中调整高温热源与高温温度传感器敏感元件的距离，从而改变校准温度；

(3)、一个辐射式温度基准源，该辐射式温度基准源能够对高温温度传感器敏感元件的温度进行高动态测量，测温上限应不低于3000℃；

(4)、一个热防护系统，能够对高温温度传感器的非耐温部分和辐射式温度基准源进行热防护，免受高温损伤；

(5)、一个真空与充气系统，提供低氧的校准环境，使高温温度传感器敏感元件免于在高温环境下的氧化损害；

(6)、一个数据采集处理系统，通过线缆与辐射式温度基准源、高温温度传感器相连，为两者提供电源，并采集与处理两者的测量信号；

(7)、一个水冷却系统，校准时以水冷的方式为辐射式温度基准源和高温温度传感器中不耐高温的部分提供热防护；

(8)、一个密闭的环境，由密闭腔体提供，能够将校准环境封闭；

其中高温热源的内部分、热源位移机构、热防护系统、辐射式温度基准源和高温温度传感器位于密闭腔体内，密闭腔体外为高温热源的外部分、数据采集处理系统、真空与充气系统和水冷却系统。