CN213932907U - 一种热电堆式热流传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种热电堆式热流传感器，包括：基座，其顶部设置有导热片，所述导热片表面环形缠绕康铜丝，沿康铜丝宽度方向一半的外表面镀上铜形成电镀铜层Ⅰ以在与康铜丝的接触部位形成节点，且所述康铜丝的一端最外匝上整匝镀有电镀铜层Ⅱ及两端延伸的康铜丝上镀有延伸电镀铜层；且所述基座的底部设置有一组外接粗铜线以连接镀有延伸电镀铜层的延伸康铜丝。本装置是一种热电堆式热流传感器，用于常规高超声速风洞和低密度风洞等低热流环境的长时间热流测试。本装置尺寸小(径向小于3mm)、响应快(小于100ms)、灵敏度大(大于30μV/(kW/m2))，可实现长时间的动态低热流测量(小于100kW/m2)。

Description

一种热电堆式热流传感器

技术领域

本实用新型涉及动态低热流的测量技术领域，更具体地说，是一种热电堆式热流传感器。

背景技术

在常规高超声速风洞等低热流测试环境中，往往需要测量不同攻角情况下的热流值。受模型尺寸影响，要求传感器尺寸要尽可能小，且有较大的灵敏度系数，尽管目前所用同轴热电偶尺寸和灵敏度系数基本满足要求，但是受其测热原理限制，每次只能测量一个攻角状态，试验效率较低。为了提高试验效率，实现长时间连续变攻角的热流测量本发明设计了一种热电堆式热流传感器。

实用新型内容

本实用新型的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

为了实现本实用新型的这些目的和其它优点，提供了一种热电堆式热流传感器，包括：

基座，其顶部设置有导热片，所述导热片表面环形缠绕康铜丝，沿康铜丝宽度方向一半的外表面镀上铜形成电镀铜层Ⅰ以在与康铜丝的接触部位形成节点，且所述康铜丝的一端最外匝上整匝镀有电镀铜层Ⅱ及两端延伸的康铜丝上镀有延伸电镀铜层；且所述基座的底部设置有一组外接线以连接镀有延伸电镀铜层的延伸康铜丝。

优选的是，其中，所述导热片为矩形块结构，其长宽高之比为4:2:1；所述导热片为高导热率且电绝缘，且所述基座与导热片的材质相同。

优选的是，其中，所述基座顶部设置有矩形孔，所述导热片设置在矩形孔内；所述基座中部设置有圆柱孔，所述圆柱孔的一端与矩形孔相连通，且镀有延伸电镀铜层的康铜丝的中部设置在圆柱孔内；所述基座的底部设置有一组穿线孔，所述一组外接线一一对应设置在一组穿线孔内，且所述圆柱孔的另一端与一组穿线孔相连通。

优选的是，其中，所述矩形孔的顶部填满封装胶，所述封装胶为绝缘高温胶。

优选的是，其中，所述圆柱孔的尺寸小于矩形孔的尺寸。

优选的是，其中，所述一组穿线孔内均灌满银胶。

优选的是，其中，所述一组外接线均为单芯带绝缘层铜线。

本实用新型至少包括以下有益效果：本装置通过采用康铜线一端最外匝整匝镀铜的方式既保证了导热片上表面和下表面的康铜与铜的节点数相同，又可实现间隙均匀地绕线排列结构。本装置通过采用小尺寸的导热片和紧密的绕线方式实现了热流传感器的小型化和较大的电压信号输出；通过基座的实时导热实现热流传感器长时间测量低热流的能力；同时通过设置圆柱孔隔热避免影响节点处的读数从而提高了本装置的响应能力。

本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明：

图1为热流传感器的结构示意图；

图2为导热片的俯视图。

具体实施方式：

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语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实用新型和简化描述，并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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，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，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

如图1～2所示：本实用新型的一种实现形式，包括：

基座5，其顶部设置有导热片4，所述导热片4表面环形缠绕康铜丝1，沿康铜丝1宽度方向一半的外表面镀上铜形成电镀铜层Ⅰ2以在与康铜丝1的接触部位的两端形成节点11，且所述康铜丝1的一端最外匝上整匝镀有电镀铜层Ⅱ12及两端延伸的康铜丝1上镀有延伸电镀铜层20；且所述基座5的底部设置有一组外接线7以连接镀有延伸电镀铜层20的延伸康铜丝。

在这种技术方案中，先将很细的康铜丝1(直径小于0.05mm)以螺旋方式间隙均匀的沿导热片4长度方向缠绕在导热片4上(导热片4长度小于2.5mm，宽度小于1.2mm，高度小于0.5mm)，将缠绕着康铜丝1的导热片4进行电镀，使其沿宽度方向一半的康铜丝1表面镀上铜，形成电镀铜层Ⅰ2。其中康铜丝1上一端的最外匝需整匝镀上铜形成电镀铜层Ⅱ12，这即方便技术人员间隙均匀地穿线，又可保证导热片4高度方向的上下表面康铜和铜的节点数相等。然后将电镀好的导热片4安装在基座5的上端面，将导热片4两端设置有延伸电镀铜层20的康铜丝分别与一组外接线7相连。将所述热流传感器安装于被测模型上，并置于测试环境中。导热片4感应到的热流通过位于中心线上下表面的节点11得出热流温度差的读数，再通过与一组外接线7连接的电压测量装置测得其稳定电压值为U，则对应测得热流值为：

q＝ηU (1)

式中，η为灵敏度系数，通过热流标定系统获得。

在上述技术方案中，所述导热片4为矩形块结构，其长宽高之比为4:2:1；所述导热片4为高导热率且电绝缘，且所述基座5与导热片4的材质相同，这使得热流能从导热片4传递到基座5上以避免导热片4升温过快从而实现长时间测低热流。

在上述技术方案中，所述基座5顶部设置有矩形孔8，所述导热片4设置在矩形孔8内；所述基座5中部设置有圆柱孔9，所述圆柱孔9的一端与矩形孔8相连通，这使得导热片4上的热流能通过圆柱孔9传递到圆柱孔9两端的基座5上从而实现导热片的缓慢升温。且镀有延伸电镀铜层20的康铜丝的中部设置在圆柱孔9内；所述基座5的底部设置有一组穿线孔10，所述一组外接线7一一对应设置在一组穿线孔10内，且所述圆柱孔9的另一端与一组穿线孔10相连通。圆柱孔9的设置使得镀有延伸电镀铜层20的康铜丝既能与一组外接线7相连，又可避免基座5直接与导热片4相挨从而无法实现长时间测低热流的作用。

在上述技术方案中，所述矩形孔8的顶部填满封装胶3，所述封装胶3为绝缘高温胶。放置好导热片4后用封装胶3填平导热片4在矩形孔8内的顶部以对整个热流传感器前端进行密封和保护作用，且此封装胶3能感应到外界的热流值从而传递给导热片4。

在上述技术方案中，所述圆柱孔9的尺寸小于矩形孔8的尺寸。这使得导热片4的下表面仅有不含节点11的两端与基座5接触，下表面将跟随上表面快速升温，确保上下表面温差很快稳定，从而提高本装置的响应时间。

在上述技术方案中，所述一组穿线孔10内均灌满银胶6。以使外接线7和设置有延伸电镀铜层20的康铜丝电导通。

在上述技术方案中，所述一组外接线7均为单芯带绝缘层铜线。通过一组外接线7将导热片4两端的延伸电镀铜层20的输出信号传递至电压测试设备。

这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本实用新型的说明的。对本实用新型的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。

尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (7)

1.一种热电堆式热流传感器，其特征在于，包括：

基座，其顶部设置有导热片，所述导热片表面环形缠绕康铜丝，沿康铜丝宽度方向一半的外表面镀上铜形成电镀铜层Ⅰ以在与康铜丝的接触部位形成节点，且所述康铜丝的一端最外匝上整匝镀有电镀铜层Ⅱ及两端延伸的康铜丝上镀有延伸电镀铜层；且所述基座的底部设置有一组外接线以连接镀有延伸电镀铜层的延伸康铜丝。

2.如权利要求1所述的一种热电堆式热流传感器，其特征在于，所述导热片为矩形块结构，其长宽高之比为4:2:1；所述导热片为高导热率且电绝缘，且所述基座与导热片的材质相同。

3.如权利要求1所述的一种热电堆式热流传感器，其特征在于，所述基座顶部设置有矩形孔，所述导热片设置在矩形孔内；所述基座中部设置有圆柱孔，所述圆柱孔的一端与矩形孔相连通，且镀有延伸电镀铜层的延伸康铜丝的中部设置在圆柱孔内；所述基座的底部设置有一组穿线孔，所述一组外接线一一对应设置在一组穿线孔内，且所述圆柱孔的另一端与一组穿线孔相连通。

4.如权利要求3所述的一种热电堆式热流传感器，其特征在于，所述矩形孔的顶部填满封装胶，所述封装胶为绝缘高温胶。

5.如权利要求3所述的一种热电堆式热流传感器，其特征在于，所述圆柱孔的尺寸小于矩形孔的尺寸。

6.如权利要求3所述的一种热电堆式热流传感器，其特征在于，所述一组穿线孔内均灌满银胶。

7.如权利要求1所述的一种热电堆式热流传感器，其特征在于，所述一组外接线均为单芯带绝缘层铜线。

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