CN112345109A - 一种耐高温抗电磁干扰的测温设备 - Google Patents

一种耐高温抗电磁干扰的测温设备 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐高温抗电磁干扰的测温设备，本发明的测温设备包括第一测温金属丝、第二测温金属丝、无缝金属管和补偿导线；所述第一测温金属丝和第二测温金属丝采用的材料不相同；所述第一测温金属丝和第二测温金属丝的一端相连，且所述第一测温金属丝和第二测温金属丝相互绞和；相互绞和的所述第一测温金属丝和第二测温金属丝由所述陶瓷粉末进行绝缘处理，并通过所述无缝金属管对其进行封装；所述无缝金属管的开口端由高温密封胶密封，在所述无缝金属管的开口端通过所述补偿导线将所述第一测温金属丝和第二测温金属丝引出。本发明通过减小热电偶测温元件所组成的回路面积，从而减小测温元件回路内的感应电动势，提高系统的测量精度。

Description

一种耐高温抗电磁干扰的测温设备
技术领域
本发明属于核聚变等离子体测试技术领域，具体涉及一种应用于等离子体物理研究装置上的耐高温抗电磁干扰的测温设备。
背景技术
在核聚变等离子体物理研究装置上，真空室第一壁(尤其是偏滤器靶板)受到高温等离子体的轰击，常常由于温度过高而出现靶板腐蚀的现象，严重影响装置的运行安全。因此，精确测量装置第一壁的温度是装置安全运行的保障。铠装热电偶是测量装置第一壁温度的重要手段之一，它的基本原理就是两根不同材质的金属丝相连组成回路时，如果连接两端的温度不同，就会在回路中形成一个电势差，从而根据电势差推导出测量端的温度。它具有结构简单、测量精度高、成本低，等优点，被广泛应用于核聚变装置上。但是，常规铠装热电偶的两根测温金属丝是并行排放的，因此，两根金属丝所组成的电路会形成一个闭合回路面积。由于等离子体是通过强磁场(几个特斯拉量级)来约束的，并且装置周围存在各个方向的杂散磁场，因此，装置周围任何闭合回路内都会感应出一个强电动势。热电偶本身的输出信号比较微弱，因此，感应电动势会强烈影响热电偶的测温精度，甚至淹没热电偶本身的测温信号。闭合回路内的感应电动势与闭合回路的面积成正比，因此，有效消除热电偶丝所形成的闭合面积(相对于磁场)，是提高热电偶系统测量精度的唯一方案，也是该诊断所面临的关键问题。
核聚变实验装置的真空室涉及高温情况(如，高温烘烤、等离子体轰击)，所以，测温设备需要采用铠装结构。此外，测温设备一端固定在真空室内，另一端在大气环境，所以，铠装结构必须采用无缝钢管，防止破坏高真空度环境。由于真空室内空间有限，以及我们对空间测量分辨率的要求，无缝金属管外径要求小于3mm。如此狭小的管道封装相互绞合的金属丝，也是该诊断所面临的另外一个关键工艺难题。
发明内容
为了解决现有等离子体物理研究装置采用热电偶测温技术由于感应电动势对热电偶测温信号的影响，导致测温精度低的技术问题，本发明提供了一种耐高温抗电磁干扰的测温设备。本发明通过减小热电偶测温元件所组成的回路面积，从而减小测温元件回路内的感应电动势，提高系统的测量精度。
本发明通过下述技术方案实现：
一种耐高温抗电磁干扰的测温设备，该测温设备包括第一测温金属丝、第二测温金属丝、无缝金属管和补偿导线；
所述第一测温金属丝和第二测温金属丝采用的材料不相同；
所述第一测温金属丝和第二测温金属丝的一端相连，且所述第一测温金属丝和第二测温金属丝相互绞和；
相互绞和的所述第一测温金属丝和第二测温金属丝由所述陶瓷粉末进行绝缘处理，并通过所述无缝金属管对其进行封装；
所述无缝金属管的开口端由高温密封胶密封，在所述无缝金属管的开口端通过所述补偿导线将所述第一测温金属丝和第二测温金属丝引出。
优选的，本发明的第一测温金属丝和第二测温金属丝的绞和螺距小于30mm。
优选的，本发明的无缝金属管的外径小于3mm。
优选的，本发明的测温设备还包括保护弹簧；
所述保护弹簧套设在所述补偿导线的外侧。
另一方面，本发明还提出了一种核聚变等离子体物理研究装置，该研究装置采用上述所述的测温设备来测量真空室第一壁的温度。有效消除热电偶丝所形成的闭合面积，提高测量精度。
本发明具有如下的优点和有益效果：
本发明的测温设备通过设置相互绞和的金属丝能够有效减小金属丝所组成的回路面积，消除电磁感应对金属回路的影响。本发明能够有效降低电磁干扰的影响，大幅度提高测温系统的测量精度。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明的耐高温、抗电磁干扰的测温设备结构图。
图2为本发明的测温元件相互绞合的结构图。
附图中标记及对应的零部件名称：
1-第一测温金属丝，2-第二测温金属丝，3-陶瓷绝缘粉末，4-无缝金属管，5-高温密封胶，6-保护弹簧，7-补偿导线。
具体实施方式
在下文中，可在本发明的各种实施例中使用的术语“包括”或“可包括”指示所发明的功能、操作或元件的存在，并且不限制一个或更多个功能、操作或元件的增加。此外，如在本发明的各种实施例中所使用，术语“包括”、“具有”及其同源词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合，并且不应被理解为首先排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的可能性。
在本发明的各种实施例中，表述“或”或“A或/和B中的至少一个”包括同时列出的文字的任何组合或所有组合。例如，表述“A或B”或“A或/和B中的至少一个”可包括A、可包括B或可包括A和B二者。
在本发明的各种实施例中使用的表述(诸如“第一”、“第二”等)可修饰在各种实施例中的各种组成元件，不过可不限制相应组成元件。例如，以上表述并不限制所述元件的顺序和/或重要性。以上表述仅用于将一个元件与其它元件区别开的目的。例如，第一用户装置和第二用户装置指示不同用户装置，尽管二者都是用户装置。例如，在不脱离本发明的各种实施例的范围的情况下，第一元件可被称为第二元件，同样地，第二元件也可被称为第一元件。
应注意到：如果描述将一个组成元件“连接”到另一组成元件，则可将第一组成元件直接连接到第二组成元件，并且可在第一组成元件和第二组成元件之间“连接”第三组成元件。相反地，当将一个组成元件“直接连接”到另一组成元件时，可理解为在第一组成元件和第二组成元件之间不存在第三组成元件。
在本发明的各种实施例中使用的术语仅用于描述特定实施例的目的并且并非意在限制本发明的各种实施例。如在此所使用，单数形式意在也包括复数形式，除非上下文清楚地另有指示。除非另有限定，否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明的各种实施例所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。所述术语(诸如在一般使用的词典中限定的术语)将被解释为具有与在相关技术领域中的语境含义相同的含义并且将不被解释为具有理想化的含义或过于正式的含义，除非在本发明的各种实施例中被清楚地限定。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例
如图1-2所示，本实施例提出了一种用于核聚变等离子体物理研究装置上的耐高温抗电磁干扰的测温设备。
本实施例的测温设备包括两种不同材料的第一测温金属丝1和第二测温金属丝2、陶瓷绝缘粉末3、无缝金属管4、高温密封胶5、保护弹簧6、和补偿导线7。
不同材质的第一测温金属丝1和第二测温金属丝2一端相连，后面第一测温金属丝1和第二测温金属丝2相互绞合，螺距控制在30mm以内，这样对于磁场来说金属丝所形成的回路存在正反两种情况，从而使得每个螺旋周期内通过回路的磁通相互抵消，消除回路内的感应电动势。
相互绞合的第一测温金属丝1和第二测温金属丝2由陶瓷粉末3对其进行绝缘处理，并通过无缝金属管4对其进行封装。
出于空间测量分辨率的要求，无缝金属管4外径应小于3mm。由高温密封胶5对无缝金属管4后端(开口端)密封。
由于核聚变等离子体物理研究装置的烘烤温度比较高，并且真空室内为高真空度要求，因此，全部采用无机陶瓷材料和无缝钢管确保了设备的耐高温、高压和高真空度的要求。
在无缝金属管4后端(开口端)通过补偿导线7将第一测温金属丝1和第二测温金属丝2引出，远离装置周围，避开强磁场区域。
相互绞合的测温金属丝螺距小于30mm，相对于磁场来说有效减小了测温设备的回路面积，从而降低了回路内的感应电动势，大大提高了系统的测量精度。
在无缝金属管4后端(开口端)补充导线7引出的衔接位置设有保护弹簧6，防止补偿导线7与陶瓷密封之间的硬连接出现折断情况发生。
本实施例提出的测温设备，能够很好的适用在核聚变等离子体物理研究装置上，对真空室第一壁进行温度测量，且降低了等离子体对测温设备的影响，从而大大提高了测量精度。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种耐高温抗电磁干扰的测温设备，其特征在于，该测温设备包括第一测温金属丝(1)、第二测温金属丝(2)、无缝金属管(4)和补偿导线(7)；
所述第一测温金属丝(1)和第二测温金属丝(2)采用的材料不相同；
所述第一测温金属丝(1)和第二测温金属丝(2)的一端相连，且所述第一测温金属丝(1)和第二测温金属丝(2)相互绞和；
相互绞和的所述第一测温金属丝(1)和第二测温金属丝(2)由所述陶瓷粉末(3)进行绝缘处理，并通过所述无缝金属管(4)对其进行封装；
所述无缝金属管(4)的开口端由高温密封胶(5)密封，在所述无缝金属管(4)的开口端通过所述补偿导线(7)将所述第一测温金属丝(1)和第二测温金属丝(2)引出。
2.根据权利要求1所述的一种耐高温抗电磁干扰的测温设备，其特征在于，所述第一测温金属丝(1)和第二测温金属丝(2)的绞和螺距小于30mm。
3.根据权利要求1所述的一种耐高温抗电磁干扰的测温设备，其特征在于，所述无缝金属管(4)的外径小于3mm。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种耐高温抗电磁干扰的测温设备，其特征在于，还包括保护弹簧(6)；
所述保护弹簧(6)套设在所述补偿导线(7)的外侧。
5.一种核聚变等离子体物理研究装置，其特征在于，该研究装置采用如权利要求1-4任一项所述的测温设备来测量真空室第一壁的温度。
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