CN110160675A - 非接触式核热源功率测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种本发明公开了非接触式核热源功率测量装置，至少包括测量装置本体、升降块、核热源以及减震底座，所述测量装置本体的中心处开设有测量孔洞，所述测量孔洞的内壁上贴设有康铜薄片，所述康铜薄片上开设有凹槽，所述凹槽内设置有电势测量点以及温度测量点，所述康铜薄片的两侧皆设置有康铜侧翼，所述康铜侧翼上贴设有纯铜水冷头，所述测量孔洞的下方设置有升降块，所述升降块的顶部固定有核热源，且核热源与测量孔洞的内壁之间留有间隙，所述测量装置本体的下方设置有减震底座；本发明具有极佳的减震能力，并且可以方便的调节核热源在测量孔洞内的位置，使得本发明可以高效的完成核热源的功率测量工作。
Description
技术领域
本发明属于核热源温度测量的技术领域，尤其是涉及一种非接触式核热源功率测量装置。
背景技术
核热源利用其内部放射性核同位素衰变产生热量，该热量可用于超低温环境的电子设备的加热保温，也可与半导体温差电池相结合形成核温差发电装置用于电子设备的供电，由于其结构简单、可靠性性高、有着十分广阔的应用前景。
核热源的热功率精确测量是实现核热源利用的前提。目前，针对热源的热功率测量技术主要有水浴温升法、平板薄壁式瞬态热流法和薄膜型瞬态热流计；其中：
水浴温升法：主要是将热源进行密封后，浸泡在一定容积的水浴池中，待热平衡时，测定水池温升计算出热源的热功率；该方法主要用于易密封热源和热源外表面不受水浴影响的热功率测定，常用于煤粉燃烧热测定；因核热源不同一般热源，不易密封，而且其表面状态易受影响，因此水浴温升法不适合核热源热功率的测量。
平板薄壁式瞬态热流法：主要是用于测量瞬态热流密度而非热功率测量，而且其平板结构不适合测量柱状核热源的热功率。
薄膜型瞬态热流计：主要采用镀膜技术将半导体和金属薄膜镀在不同的基片上形成电阻式温度探头或热电堆，通过测量温度探头的温度变化或热电堆的热电势得到热流值。常用的金属镀膜技术由真空蒸发、溅射镀膜、光蚀技术、表面打印、表面抛光技术和物理蒸汽沉积等，这些金属镀膜技术造价高，实现难度大，而且镀膜的基板材质、厚度等性能参数都有严格要求。
公开号为CN103335743A的专利文献公开了非接触式核热源功率测量敏感装置，由康铜薄片、康铜侧翼、纯铜水冷头、隔热材料及支撑结构组成，康铜薄片围成筒状测试洞，康铜侧翼对称焊接在康铜薄片两侧，纯铜水冷头紧贴康铜侧翼，康铜薄片与纯铜水冷头构成热电偶。测量时，核热源放入测试洞，与洞壁不接触；康铜薄片与核热源辐射换热，纯铜水冷头带走康铜薄片吸收的热量，康铜薄片腰部中心位置温度最高，与纯铜水冷头相接部位温度最低，热平衡时，该最大温差与核热源热功率成正比，同时温差在热电偶内部产生热电势，该热电势与核热源热功率成正比。隔热材料用于减少热损。康铜薄片与核热源不接触，该装置既保护核热源表面状态，又减少敏感装置核污染；且结构简单，性能可靠。然而该装置忽略了外部震动对该装置的影响，在外部发生震动的情况下，该装置中的核热源极易与洞壁进行接触，进而影响该装置的测量效果，严重的甚至导致测量失败。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种非接触式核热源功率测量装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
非接触式核热源功率测量装置，包括测量装置本体、以及设置在测量装置本体下方的减震底座，所述减震底座包括主减震腔、以及位于主减震腔两侧的辅助滑腔，所述主减震腔内设置有主减震组件，所述辅助滑腔的内部设置有辅减震组件，所述辅减震组件包括固定杆，所述固定杆的一端固定在测量装置本体上，另一端固定有可沿辅助滑腔进行直线运动的第一滑块，所述第一滑块的一端固定有减震弹簧，所述减震弹簧的一端固定有第二滑块，所述第二滑块的下方固定有螺杆，所述螺杆的一端穿过辅助滑腔并设置有螺母。
进一步的，所述测量装置本体的中心处开设有测量孔洞，所述测量孔洞的内壁上贴设有康铜薄片，所述康铜薄片上开设有凹槽，所述凹槽内设置有电势测量点以及温度测量点，所述康铜薄片的两侧皆设置有康铜侧翼，所述康铜侧翼上贴设有纯铜水冷头，所述测量孔洞的下方设置有升降块，所述升降块的顶部固定有核热源，且核热源与测量孔洞的内壁之间留有间隙，主减震腔位于升降块下方。
进一步的，所述主减震组件的内部设置有固定柱，所述固定柱的一端固定在升降块上，所述固定柱的另一端固定有减震层，所述减震层的下方设置有多个弹簧柱。
进一步的，所述减震层至少包括第一橡胶板以及第二橡胶板，所述第一橡胶板与第二橡胶板之间固定有多个减震球。
进一步的，所述升降块的内部设置有凸轮，所述凸轮的中心处设置有转轴，所述转轴的输入端固定有摇把，所述凸轮的顶部固定有滚子，所述滚子上设置有剪叉臂，所述剪叉臂的顶部固定有升降台。
进一步的，所述升降台上设置有固定槽，所述固定槽与核热源为配合结构。
进一步的，所述辅助滑腔底部设置有固定孔，所述固定孔与螺杆为螺纹配合。
进一步的，所述测量装置本体的顶部固定有上隔热薄片，所述测量装置本体与减震底座之间固定有下隔热薄片。
进一步的，所述测量孔洞的顶部设置有与测量孔洞相配合的扣盖。
进一步的，所述扣盖的顶部设置有提手，所述提(19)的外表面设置有防滑纹。
相对于现有技术，本发明所述的非接触式核热源功率测量装置具有以下优势：
(1)本发明在测量装置本体上设计了减震底座，通过主减震腔配合两个辅助滑腔的方式进行减震，从而使得本发明具有极好的减震效果，并且本发明在一个辅助滑腔或者主减震腔损坏的情况下，仍可继续使用，因此极大的增强了本发明的使用寿命，同时本发明可通过螺杆调节第二滑块的位置，进而可以调节本发明中辅助滑腔的减震性能，从而使得本发明具有更加灵活多变的减震效果
(2)为了更好的控制核热源在测量孔洞内的位置，本发明设计了升降块，通过摇把转动转轴，从而驱动剪叉臂伸缩，进而带动升降台进行升降运动，继而可以方便的控制核热源在测量孔洞内的位置，使得本发明的测量更加精准。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为非接触式核热源功率测量装置的整体结构示意图。
图2为本发明中测量装置本体的整体结构示意图。
图3为本发明中减震底座的整体结构示意图。
图4为本发明中升降块的整体结构示意图。
附图标记说明：
1-装置本体；11-测量孔洞；12-康铜薄片；13-凹槽；131-电势测量点；132-温度测量点；14-康铜侧翼；15-纯铜水冷头；16-上隔热薄片；17-下隔热薄片；18-扣盖；19-提手；191-防滑纹；2-升降块；21-凸轮；22-转轴；23-摇把；24-滚子；25-剪叉臂；26-升降台；27-固定槽；3-核热源；4-减震底座；41-主减震腔；42-辅助滑腔；421-固定孔；43-主减震组件；431-固定柱；432-减震层；433-弹簧柱；434-第一橡胶板；435-第二橡胶板；436-减震球；44-辅减震组件；441-固定杆；442-第一滑块；443-减震弹簧；444-第二滑块；445-螺杆；446-螺母。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
请参阅图1～4，本发明实施例中，非接触式核热源功率测量装置，至少包括测量装置本体1、升降块2、核热源3以及减震底座4，所述测量装置本体1的中心处开设有测量孔洞11，所述测量孔洞11的内壁上贴设有康铜薄片12，所述康铜薄片12上开设有凹槽13，所述凹槽13内设置有电势测量点131以及温度测量点132，所述康铜薄片12的两侧皆设置有康铜侧翼14，所述康铜侧翼14上贴设有纯铜水冷头15，所述测量孔洞11的下方设置有升降块2，所述升降块2的顶部固定有核热源3，且核热源3与测量孔洞11的内壁之间留有间隙，所述测量装置本体1的下方设置有减震底座4；其中：
所述减震底座4至少包括位于升降块2下方的主减震腔41以及位于主减震腔41两侧的辅助滑腔42，所述主减震腔41内设置有主减震组件43，所述辅助滑腔42的内部设置有辅减震组件44，进而通过主减震腔41配合两个辅助滑腔42的方式进行减震，从而使得本发明具有极好的减震效果，并且本发明在一个辅助滑腔42或者主减震腔41损坏的情况下，仍可继续使用，所述主减震组件43的内部设置有固定柱431，所述固定柱431的一端固定在升降块2上，所述固定柱431的另一端固定有减震层432，所述减震层432的下方设置有多个弹簧柱433，所述减震层432至少包括第一橡胶板434以及第二橡胶板435，所述第一橡胶板434与第二橡胶板435之间固定有多个减震球436，所述辅减震组件44至少包括固定杆441、第一滑块442、减震弹簧443、第二滑块444、螺杆445以及螺母446，所述固定杆441的一端固定在测量装置本体1上，所述固定杆441的另一端固定有可沿辅助滑腔42进行直线运动的第一滑块442，所述第一滑块442的一端固定有减震弹簧443，所述减震弹簧443的一端固定有第二滑块444，所述第二滑块444的下方固定有螺杆445，所述螺杆445的一端穿过辅助滑腔42并设置有螺母446，所述辅助滑腔42底部设置有固定孔421，所述固定孔421与螺杆445为螺纹配合，从而可通过螺杆445调节第二滑块444的位置，进而可以调节本发明中辅助滑腔42的减震性能，从而使得本发明具有更加灵活多变的减震效果。
为了更好的控制核热源3在测量孔洞11内的位置，所述升降块2的内部设置有凸轮21，所述凸轮21的中心处设置有转轴22，所述转轴22的输入端固定有摇把23，所述凸轮21的顶部固定有滚子24，所述滚子24上设置有剪叉臂25，所述剪叉臂25的顶部固定有升降台26，所述升降台26上设置有固定槽27，所述固定槽27与核热源3为配合结构，使用时，通过摇把23转动转轴22，从而驱动剪叉臂25伸缩，进而带动升降台26进行升降运动，继而可以方便的控制核热源3在测量孔洞11内的位置，使得本发明的测量更加精准。
实际安装时，所述测量装置本体1的顶部固定有上隔热薄片16，所述测量装置本体1与减震底座4之间固定有下隔热薄片17，所述测量孔洞11的顶部设置有与测量孔洞11相配合的扣盖18，所述扣盖18的顶部设置有方便提拉的提手19，所述提手19的外表面设置有增加摩擦力的防滑纹191。
本发明的具体工作原理如下所示：
测量时，将核热源3放入测量孔洞11内，然后康铜薄片12与核热源3之间进行辐射换热，温度升高，纯铜水冷头15带走康铜薄片12吸收的辐射热能。此时康铜薄片12的横截面上形成温度梯度，在靠近康铜侧翼14和康铜薄片12焊接的部位温度较低，远离焊接部位温度较高，在康铜薄片12的腰部横截面上，康铜侧翼14与康铜薄片12焊接部位温度最低，垂直方向位置温度最高，待敏感装置热平衡时，此最高温度Tmax与最低温度Tmin间的温差与核热源3的热功率Q成正比，即：
热平衡时，受测核热源3热功率Q与敏感元件最高温度Tmax，最低温度Tmin之差成正比，Kt为比例系数，即：
Q＝Kt(Tmax-Tmin)；
同时由于康铜薄片12与纯铜水冷头15为不同材质，康铜薄片12与纯铜水冷头15组成了一对热电偶；当康铜薄片12与纯铜水冷头15存在温差时，热电偶输出热电势，因此，敏感装置热平衡时，在康铜薄片12的最高温度和纯铜水冷头15的最低温度之间的热电势与核热源3的功率成正比，从而实现了核热源3热功率测量，即：
受测核热源3热功率Q与热电偶输出热电势E成正比，Ke为比例系数：
Q＝Ke°E。
综上，本发明能够用于核热源3热功率Q测量，非接触测量，结构简单。也可用于类似核热源3的柱状热源的热功率Q或热流密度的测量，并且本发明具有极佳的减震能力，并且可以方便的调节核热源3在测量孔洞11内的位置，使得本发明可以高效的完成核热源3的功率测量工作。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (10)
1.非接触式核热源功率测量装置，其特征在于：包括测量装置本体(1)、以及设置在测量装置本体(1)下方的减震底座(4)，所述减震底座(4)包括主减震腔(41)、以及位于主减震腔(41)两侧的辅助滑腔(42)，所述主减震腔(41)内设置有主减震组件(43)，所述辅助滑腔(42)的内部设置有辅减震组件(44)，所述辅减震组件(44)包括固定杆(441)，所述固定杆(441)的一端固定在测量装置本体(1)上，另一端固定有可沿辅助滑腔(42)进行直线运动的第一滑块(442)，所述第一滑块(442)的一端固定有减震弹簧(443)，所述减震弹簧(443)的一端固定有第二滑块(444)，所述第二滑块(444)的下方固定有螺杆(445)，所述螺杆(445)的一端穿过辅助滑腔(42)并设置有螺母(446)。
2.根据权利要求1所述的非接触式核热源功率测量装置，其特征在于：所述测量装置本体(1)的中心处开设有测量孔洞(11)，所述测量孔洞(11)的内壁上贴设有康铜薄片(12)，所述康铜薄片(12)上开设有凹槽(13)，所述凹槽(13)内设置有电势测量点(131)以及温度测量点(132)，所述康铜薄片(12)的两侧皆设置有康铜侧翼(14)，所述康铜侧翼(14)上贴设有纯铜水冷头(15)，所述测量孔洞(11)的下方设置有升降块(2)，所述升降块(2)的顶部固定有核热源(3)，且核热源(3)与测量孔洞(11)的内壁之间留有间隙，主减震腔(41)位于升降块(2)下方。
3.根据权利要求2所述的非接触式核热源功率测量装置，其特征在于：所述主减震组件(43)的内部设置有固定柱(431)，所述固定柱(431)的一端固定在升降块(2)上，所述固定柱(431)的另一端固定有减震层(432)，所述减震层(432)的下方设置有多个弹簧柱(433)。
4.根据权利要求3所述的非接触式核热源功率测量装置，其特征在于：所述减震层(432)至少包括第一橡胶板(434)以及第二橡胶板(435)，所述第一橡胶板(434)与第二橡胶板(435)之间固定有多个减震球(436)。
5.根据权利要求2所述的非接触式核热源功率测量装置，其特征在于：所述升降块(2)的内部设置有凸轮(21)，所述凸轮(21)的中心处设置有转轴(22)，所述转轴(22)的输入端固定有摇把(23)，所述凸轮(21)的顶部固定有滚子(24)，所述滚子(24)上设置有剪叉臂(25)，所述剪叉臂(25)的顶部固定有升降台(26)。
6.根据权利要求5所述的非接触式核热源功率测量装置，其特征在于：所述升降台(26)上设置有固定槽(27)，所述固定槽(27)与核热源(3)为配合结构。
7.根据权利要求1-6任一项所述的非接触式核热源功率测量装置，其特征在于：所述辅助滑腔(42)底部设置有固定孔(421)，所述固定孔(421)与螺杆(445)为螺纹配合。
8.根据权利要求1-6任一项所述的非接触式核热源功率测量装置，其特征在于：所述测量装置本体(1)的顶部固定有上隔热薄片(16)，所述测量装置本体(1)与减震底座(4)之间固定有下隔热薄片(17)。
9.根据权利要求2-6任一项所述的非接触式核热源功率测量装置，其特征在于：所述测量孔洞(11)的顶部设置有与测量孔洞(11)相配合的扣盖(18)。
10.根据权利要求9所述的非接触式核热源功率测量装置，其特征在于：所述扣盖(18)的顶部设置有提手(19)，所述提手(19)的外表面设置有防滑纹(191)。
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| CN201910537950.0A Pending CN110160675A (zh) | 2019-06-20 | 2019-06-20 | 非接触式核热源功率测量装置 |
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| CN (1) | CN110160675A (zh) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003121210A (ja) * | 2001-10-11 | 2003-04-23 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 測定装置 |
| CN103335743A (zh) * | 2013-03-28 | 2013-10-02 | 北京航空航天大学 | 非接触式核热源功率测量敏感装置 |
| CN206054615U (zh) * | 2016-09-30 | 2017-03-29 | 吉首大学 | 带正弦波阻尼减震和磁盘座温度计的电子设备平台 |
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-
2019
- 2019-06-20 CN CN201910537950.0A patent/CN110160675A/zh active Pending
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