CN105371988B - 用于高温气流温度测量的环形薄膜传感器 - Google Patents

用于高温气流温度测量的环形薄膜传感器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及高温气流的瞬态温度测量工具，具体是一种用于高温气流温度测量的环形薄膜传感器。本发明解决了现有瞬态温度测量工具测量精度的提高受到制约、测量误差较大的问题。用于高温气流温度测量的环形薄膜传感器，包括圆柱形基体、绝缘层、第一薄膜层、第二薄膜层、第一补偿线、第二补偿线、隔热护套；其中，绝缘层包裹于圆柱形基体的外侧面；第一薄膜层包裹于绝缘层的前部外侧面，第二薄膜层包裹于绝缘层的后部外侧面，第一薄膜层的后端与第二薄膜层的前端重叠构成传感器结点；第一补偿线的首端与第一薄膜层焊接固定，第二补偿线的首端与第二薄膜层焊接固定。本发明结适用于高温气流的瞬态温度测量。

Description

用于高温气流温度测量的环形薄膜传感器
技术领域
本发明涉及高温气流的瞬态温度测量工具，具体是一种用于高温气流温度测量的环形薄膜传感器。
背景技术
目前，高温气流的瞬态温度测量主要是通过丝状热电偶或者薄膜热电偶实现的。然而实践表明，现有瞬态温度测量工具（丝状热电偶或者薄膜热电偶）由于自身结构所限，存在如下问题：其一，丝状热电偶的测量精度是由其直径决定的（直径越小，动态响应速度越高，测量精度越高）。因此，为了提高丝状热电偶的测量精度，需要减小其直径。然而，减小丝状热电偶的直径又会导致其强度降低，由此导致丝状热电偶在使用中容易被损坏。因此，为了保证丝状热电偶的强度，丝状热电偶的直径不可能无限减小，由此导致其动态响应速度的提高受到制约，从而导致其测量精度的提高受到制约。其二，薄膜热电偶非常薄（几乎无法独立存在），因此其通常被加工在基体表面进行使用。然而，由于现有基体表面均为平面（平板表面或者圆柱端面），导致薄膜热电偶均为平面薄膜结构，而平面薄膜结构不利于热流的流动，由此导致其容易产生滞止效应，从而导致其测量误差较大。基于此，有必要发明一种全新的瞬态温度测量工具，以解决现有瞬态温度测量工具存在的上述问题。
发明内容
本发明为了解决现有瞬态温度测量工具测量精度的提高受到制约、测量误差较大的问题，提供了一种用于高温气流温度测量的环形薄膜传感器。
本发明是采用如下技术方案实现的：用于高温气流温度测量的环形薄膜传感器，包括圆柱形基体、绝缘层、第一薄膜层、第二薄膜层、第一补偿线、第二补偿线、隔热护套；
其中，绝缘层包裹于圆柱形基体的外侧面；
第一薄膜层包裹于绝缘层的前部外侧面，第二薄膜层包裹于绝缘层的后部外侧面，第一薄膜层的后端与第二薄膜层的前端重叠构成传感器结点；
第一补偿线的首端与第一薄膜层焊接固定，第二补偿线的首端与第二薄膜层焊接固定；
隔热护套的数目为两个；两个隔热护套分别包裹于第一薄膜层的前部外侧面和第二薄膜层的后部外侧面；第一补偿线与第一薄膜层的焊接点、第二补偿线与第二薄膜层的焊接点分别位于两个隔热护套内。
工作时，将第一补偿线的尾端和第二补偿线的尾端均与外部测量电路连接。具体工作过程如下：传感器结点感知高温气流的瞬态温度信号，并将瞬态温度信号转换为电压信号。电压信号依次通过第一薄膜层/第二薄膜层、第一补偿线/第二补偿线将电压信号传输至外部测量电路。外部测量电路根据电压信号即可测得高温气流的瞬态温度，由此实现高温气流的瞬态温度测量。在此过程中，隔热护套的作用是对补偿线与薄膜层的焊接点进行保护，由此避免焊接点感知高温气流的瞬态温度信号。基于上述过程，与现有瞬态温度测量工具相比，本发明所述的用于高温气流温度测量的环形薄膜传感器通过采用全新结构，具备了如下优点：其一，与丝状热电偶相比，本发明通过采用薄膜材料，使得其测量精度不再由直径决定，由此使得其动态响应速度的提高不再受到制约，从而使得其测量精度的提高不再受到制约。其二，与薄膜热电偶相比，本发明不再采用平面薄膜结构，而是采用环形薄膜结构。相较于平面薄膜结构，环形薄膜结构更有利于热流的流动，由此有效避免了滞止效应，从而有效减小了测量误差。
本发明结构合理、设计巧妙，有效解决了现有瞬态温度测量工具测量精度的提高受到制约、测量误差较大的问题，适用于高温气流的瞬态温度测量。
附图说明
图1是本发明的第一种结构示意图。
图2是本发明的第二种结构示意图。
图3是图2的A-A剖视图。
图中：1-圆柱形基体，2-绝缘层，3-第一薄膜层，4-第二薄膜层，5-第一补偿线，6-第二补偿线，7-隔热护套，8-传感器结点，9-补偿线护套。
具体实施方式
实施例一
用于高温气流温度测量的环形薄膜传感器，包括圆柱形基体1、绝缘层2、第一薄膜层3、第二薄膜层4、第一补偿线5、第二补偿线6、隔热护套7；
其中，绝缘层2包裹于圆柱形基体1的外侧面；
第一薄膜层3包裹于绝缘层2的前部外侧面，第二薄膜层4包裹于绝缘层2的后部外侧面，第一薄膜层3的后端与第二薄膜层4的前端重叠构成传感器结点8；
第一补偿线5的首端与第一薄膜层3焊接固定，第二补偿线6的首端与第二薄膜层4焊接固定；
隔热护套7的数目为两个；两个隔热护套7分别包裹于第一薄膜层3的前部外侧面和第二薄膜层4的后部外侧面；第一补偿线5与第一薄膜层3的焊接点、第二补偿线6与第二薄膜层4的焊接点分别位于两个隔热护套7内。
在本实施例中，如图1所示，还包括补偿线护套9，且补偿线护套9的数目为两个；两个补偿线护套9分别包裹于第一补偿线5的外侧面和第二补偿线6外侧面，且两个补偿线护套9的首端端面分别与两个隔热护套7的外侧面固定。工作时，补偿线护套的作用是对补偿线进行保护。
具体实施时，圆柱形基体1采用钢或者非金属抗冲击材料制成。绝缘层2采用陶瓷或者二氧化硅或者氮化硅制成。第一薄膜层3采用铜或者镍铬合金或者康铜或者铂铑合金制成。第二薄膜层4采用康铜或者镍硅合金或者镍铬合金或者铂铑合金制成。第一薄膜层3通过磁控溅射方式或者高温蒸镀方式包裹于绝缘层2的前部外侧面，第二薄膜层4通过磁控溅射方式或者高温蒸镀方式包裹于绝缘层2的后部外侧面。两个补偿线护套9通过环氧树脂材料或者硅胶材料灌封。
实施例二
用于高温气流温度测量的环形薄膜传感器，包括圆柱形基体1、绝缘层2、第一薄膜层3、第二薄膜层4、第一补偿线5、第二补偿线6、隔热护套7；
其中，绝缘层2包裹于圆柱形基体1的外侧面；
第一薄膜层3包裹于绝缘层2的前部外侧面，第二薄膜层4包裹于绝缘层2的后部外侧面，第一薄膜层3的后端与第二薄膜层4的前端重叠构成传感器结点8；
第一补偿线5的首端与第一薄膜层3焊接固定，第二补偿线6的首端与第二薄膜层4焊接固定；
隔热护套7的数目为两个；两个隔热护套7分别包裹于第一薄膜层3的前部外侧面和第二薄膜层4的后部外侧面；第一补偿线5与第一薄膜层3的焊接点、第二补偿线6与第二薄膜层4的焊接点分别位于两个隔热护套7内。
在本实施例中，如图2-图3所示，还包括补偿线护套9，且补偿线护套9的数目为一个；圆柱形基体1的前端面和后端面之间贯通开设有穿线孔；第一补偿线5的尾端穿过穿线孔到达圆柱形基体1的后侧；补偿线护套9同时包裹于第一补偿线5的外侧面和第二补偿线6外侧面，且补偿线护套9的首端端面与包裹于第二薄膜层4后部外侧面的隔热护套7的后端面固定。工作时，补偿线护套的作用是对补偿线进行保护。
具体实施时，圆柱形基体1采用钢或者非金属抗冲击材料制成。绝缘层2采用陶瓷或者二氧化硅或者氮化硅制成。第一薄膜层3采用铜或者镍铬合金或者康铜或者铂铑合金制成。第二薄膜层4采用康铜或者镍硅合金或者镍铬合金或者铂铑合金制成。第一薄膜层3通过磁控溅射方式或者高温蒸镀方式包裹于绝缘层2的前部外侧面，第二薄膜层4通过磁控溅射方式或者高温蒸镀方式包裹于绝缘层2的后部外侧面。补偿线护套9通过环氧树脂材料或者硅胶材料灌封。穿线孔通过环氧树脂材料灌封。

Claims (7)

1.一种用于高温气流温度测量的环形薄膜传感器，其特征在于：包括圆柱形基体（1）、绝缘层（2）、第一薄膜层（3）、第二薄膜层（4）、第一补偿线（5）、第二补偿线（6）、隔热护套（7）；
其中，绝缘层（2）包裹于圆柱形基体（1）的外侧面；
第一薄膜层（3）包裹于绝缘层（2）的前部外侧面，第二薄膜层（4）包裹于绝缘层（2）的后部外侧面，第一薄膜层（3）的后端与第二薄膜层（4）的前端重叠构成传感器结点（8）；
第一补偿线（5）的首端与第一薄膜层（3）焊接固定，第二补偿线（6）的首端与第二薄膜层（4）焊接固定；
隔热护套（7）的数目为两个；两个隔热护套（7）分别包裹于第一薄膜层（3）的前部外侧面和第二薄膜层（4）的后部外侧面；第一补偿线（5）与第一薄膜层（3）的焊接点、第二补偿线（6）与第二薄膜层（4）的焊接点分别位于两个隔热护套（7）内。
2.根据权利要求1所述的用于高温气流温度测量的环形薄膜传感器，其特征在于：还包括补偿线护套（9），且补偿线护套（9）的数目为两个；两个补偿线护套（9）分别包裹于第一补偿线（5）的外侧面和第二补偿线（6）外侧面，且每个补偿线护套（9）的首端端面分别与其对应一边的隔热护套（7）的外侧面固定。
3.根据权利要求1所述的用于高温气流温度测量的环形薄膜传感器，其特征在于：还包括补偿线护套（9），且补偿线护套（9）的数目为一个；圆柱形基体（1）的前端面和后端面之间贯通开设有穿线孔；第一补偿线（5）的尾端穿过穿线孔到达圆柱形基体（1）的后侧；补偿线护套（9）同时包裹于第一补偿线（5）的外侧面和第二补偿线（6）外侧面，且补偿线护套（9）的首端端面与包裹于第二薄膜层（4）后部外侧面的隔热护套（7）的后端面固定。
4.根据权利要求1所述的用于高温气流温度测量的环形薄膜传感器，其特征在于：圆柱形基体（1）采用钢或者非金属抗冲击材料制成。
5.根据权利要求1所述的用于高温气流温度测量的环形薄膜传感器，其特征在于：绝缘层（2）采用陶瓷或者二氧化硅或者氮化硅制成。
6.根据权利要求1所述的用于高温气流温度测量的环形薄膜传感器，其特征在于：第一薄膜层（3）采用铜或者镍铬合金或者康铜或者铂铑合金制成。
7.根据权利要求1所述的用于高温气流温度测量的环形薄膜传感器，其特征在于：第二薄膜层（4）采用康铜或者镍硅合金或者镍铬合金或者铂铑合金制成。
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