CN219956562U - 一种温度风速传感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种温度风速传感器，包括前段探头、后段探头和手柄，所述前段探头包括共同设置在套管内的迎风风速探杆、温度探杆和背风风速探杆，所述后段探头包括分别设置在传递管内的迎风风速导线、温度导线和背风风速导线，所述手柄内设置信号处理器；所述前段探头伸入待测管道内，所述后段探头与信号处理器连接；本实用新型的探头分为前段和后段，前段探头不可弯曲，插入风管内并用卡套固定，后段探头在热箱内根据内部管路和设备布置自由弯曲，同时，还集成了温度和流速在线同步监测的特点。
Description
技术领域
本实用新型属于传感器技术领域，具体涉及一种温度风速传感器。
背景技术
这里的陈述仅提供与本实用新型相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。
现有的管道风况测量仪器和传感器，其功能都比较单一，基本上是测量一种参数做成一个测头，高温风道测量需要更多根探棒分布或多次频繁伸入风道内进行测量和控制，并且多种探头布点测量不能做到同一个位置测量点同一时间同时插入多个探头，分散式多点测得的多个数据不同步，测量时间长，测量数据没有相关性。对于小口径风管是没条件在管道上开很多测孔的，对于超高温或高压风管也不允许开很多测孔。从施工设计要求及生产节能来说，在管道上开测量孔越少是越好的。
另外，如在固体氧化物燃料电池(SOFC)系统中，由于要求结构紧凑及保温问题，电堆、换热器、燃烧器及其连接管路被统一布置在热箱中，与其他系统相区分放置，由于热箱中设备布置紧密且各连接管路错综复杂，且流速测量的测量点一般布置在热箱外靠近所测设备和管路附近，由于测量点距离实际测量位置较远，会导致测量结果存在一定的偏差。因此，现有的单一传感器无法直接应用到固体氧化物燃料电池系统中。
中国实用新型专利CN208902162U，公开了一种用于高低温管道风多种传感器一体化紧凑型的结构，实现了温度、风速、湿度和压力等多种测量需求的集合，但是这种结构的传感器存在以下问题：1、由于多种传感器模组集成在一个探头上，会导致探头直径大；2、探棒与手柄固定连接不能弯曲，且手柄及其内部电路不耐高温，仅支持测量暴露在外界管路的参数测量；3、探棒和手柄所占空间大，无法实现SOFC系统运行过程中密封热箱内设备布置紧密且管路连接复杂的温度流速的在线同步检测。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种温度风速传感器，能够适用于各种管道中的温度、风速测量，同时还实现在SOFC系统运行过程中，对密封热箱内布置紧密且管路连接复杂的管道，进行温度风速的在线同步检测。
为了实现上述目的，本实用新型是通过如下的技术方案来实现：
第一方面，本实用新型的实施例提供了一种温度风速传感器，包括前段探头、后段探头和手柄，所述前段探头包括共同设置在套管内的迎风风速探杆、温度探杆和背风风速探杆，所述后段探头包括分别设置在传递管内的迎风风速导线、温度导线和背风风速导线，所述手柄内设置信号处理器；所述前段探头伸入待测管道内，所述后段探头与信号处理器连接。
作为进一步的技术方案，所述迎风风速探杆上设置多个迎风孔，所述背风风速传感器上设置多个背风孔。
作为进一步的技术方案，所述迎风风速探杆所位于的套管处设置有定位销。
作为进一步的技术方案，所述传递管能够弯曲，采用铂或钨材质。
作为进一步的技术方案，所述温度探杆位于迎风风速探杆和背风风速探杆之间，并且温度探杆的长度大于迎风风风速探杆和背风风速探杆的长度。
作为进一步的技术方案，所述后段探头与信号处理器采用插入式连接。
作为进一步的技术方案，所述信号处理器还与信号输出引线相连，所述信号输出引线穿出手柄与上位机连接。
作为进一步的技术方案，所述迎风风速探杆、温度探杆和背风风速探杆通过卡套固定在套管内。
作为进一步的技术方案，传感器的前段探头设置在燃料系统热箱内待测设备处就近的入口管道中心位置。
作为进一步的技术方案，所述后段探头根据所测管路到热箱壁之间的设备布置及管路连接自由弯曲。
上述本实用新型的实施例的有益效果如下：
1、本实用新型提供的温度风速传感器，后段探头为一根温度导线和两根风速传递导线，直径小可弯曲，能够实现在设备布置紧密且管路连接设备的密闭热箱内自由弯曲，实现1000至80℃的冷却，避免高温损坏信号处理器。
2、本实用新型提供的温度风速传感器，应用在燃料电池系统时，测量点可布置在热箱内所测设备出就近的入口管道处，而非热箱外侧管路，避免了长距离管路带来的测量误差，保证测量结果的准确性。
3、本实用新型提供的温度风速传感器，通过设置的套管和传递管，在保证测量精度的前提下长期正常工作，不产生探头失效、电路损坏和传感器失灵等现象，更不出现爆炸等安全事故，具有一定的安全性和可靠性。
4、本实用新型提供的温度风速传感器，探头分为前段和后段，前段探头不可弯曲，插入风管内并用卡套固定，应用在燃料电池系统时，后段探头在热箱内根据内部管路和设备布置自由弯曲，带有传感器电路的探棒手柄置于热箱外且距离热箱500mm处，自然散热到80℃，保证电路和传感器正常工作；同时，还集成了温度和流速在线同步监测的特点。
附图说明
构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。
图1是本实用新型的温度风速传感器的整体结构示意图；
图2是本实用新型的温度风速传感器的前段探头结构示意图。
示意图仅作示意使用；
其中，1、前段探头；11、迎风风速探杆；12、温度探杆；13、背风风速探杆；14、套管；15、卡套；2、后段探头；21、迎风风速导线；22、背风风速导线；23、温度导线；3、手柄；31、信号处理器；32、信号输出引线；4、待测管道；5、定位销。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本实用新型提供进一步的说明。除非另有指明，本实用新型使用的所有技术和科学术语具有与本实用新型所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
实施例1
本实用新型的一种典型的实施方式中，如图1和图2所示，提供了一种温度风速传感器，包括前段探头1、迎风风速探杆11、温度探杆12、背风风速探杆13、套管14、卡套15、后段探头2、迎风风速导线21、背风风速导线22、温度导线23、手柄3、信号处理器31、信号输出引线31、待测管道4，其中，迎风风速探杆11和迎风风速导线21为一体的部件，用于检测管道内的迎风风速，温度探杆12和温度导线23为连接一体的部件，用于检测管道内的温度，背风风速探杆13和背风风速导线11为一体部件，用于检测管道内的背风风速。
在本实施例中，所述前段探头1包括共同设置在套管内的迎风风速探杆11、温度探杆12和背风风速探杆13，并通过卡套15固定在套管14内，其中，迎风风速探杆11的端部设置多个迎风孔，所述背风风速探杆13上设置多个背风孔，相应的套管位置处也设置有迎风孔和背风孔，所述温度探杆12位于迎风风速探杆11和背风风速探杆13之间，并且温度探杆的长度大于迎风风风速探杆和背风风速探杆的长度，在检测时，所述前段探头1伸入待测管道4内，能够避免相邻的探头之间的相互影响。
为了在使用时方便对迎风风速探杆11和背风风速探杆13进行区分，在迎风风速探杆11所位于的套管处设置有定位销5，即将前段探头伸入待测管道时，定位销所在的位置为迎风风速探杆，使迎风风速探杆对准迎风方向。
进一步地，前段探头为不可弯曲且为固定式，前段探头插入待测管道内，总体直径为5mm，长度为探头插入风管中心到卡套的长度，由所测管道具体尺寸确定，套管主体材质为不锈钢(316L、Inconel625和MA235等)，可耐1000℃高温，这是由于SOFC系统中电堆温度为600-800℃，燃烧器温度为800-1000℃，为了确保该传感器可在SOFC系统热箱任意管路位置适用，需保证传感器可耐1000℃高温，实现长期在线监测。
在本实施例中，所述后段探头2为分别设置在传递管内的迎风风速导线21、温度导线23和背风风速导线22，所述手柄3内设置信号处理器31，所述后段探头2与信号处理器31连接信号处理器主要实现温度和风速信号传输转换。
进一步地，迎风风速导线21、温度导线23和背风风速导线22为外包裹传递管的耐高温导线，所述传递管能够弯曲，采用铂或钨材质，具体的，每根导线直径为1.5mm，长度根据所测热箱尺寸确定，后段探头在热箱内根据内部管路和设备布置自由弯曲，手柄内的信号处理器与后段探头采用插入式连接，带有传感器电路的手柄置于热箱外且距离热箱500mm处，自然散热到80℃，保证电路和传感器正常工作。
在本实施例中，所述信号处理器31还与信号输出引线32相连，所述信号输出引线32穿出手柄与上位机连接，能够将测量的数据传输到上位机上进行显示，也可以在手柄上设置显示屏，将采集的数据进行显示。
传感器的前段探头设置在燃料系统热箱内待测设备处就近的入口管道中心位置，所述后段探头根据所测管路到热箱壁之间的设备布置及管路连接自由弯曲。
风速测量方法如下：迎风管测出管道内流体总压Pt，背风管测出管道内流体静压Ps，根据总压、静压和动压关系计算得到管道内流体流速，计算公式如下所示：
使用时，本实施例的传感器在SOFC系统热箱装机时，在所测管路位置开孔，将前段探头垂直插入开孔位置，在确保探头最前端置于管路中心后，用卡套固定并保证密封，后段探头根据所测管路到热箱壁之间的设备布置及管路连接自由弯曲，在热箱壁打孔并将后段探头引出热箱外，并将带有传感器电路的探棒手柄置于热箱外且距离热箱500mm处，自然散热到80℃，保证电路和传感器正常工作。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种温度风速传感器，其特征在于，包括前段探头、后段探头和手柄，所述前段探头包括共同设置在套管内的迎风风速探杆、温度探杆和背风风速探杆，所述后段探头包括分别设置在传递管内的迎风风速导线、温度导线和背风风速导线，所述手柄内设置信号处理器；所述前段探头伸入待测管道内，所述后段探头与信号处理器连接。
2.如权利要求1所述的温度风速传感器，其特征在于，所述迎风风速探杆上设置多个迎风孔，所述背风风速探杆上设置多个背风孔。
3.如权利要求1所述的温度风速传感器，其特征在于，所述迎风风速探杆所位于的套管处设置有定位销。
4.如权利要求1所述的温度风速传感器，其特征在于，所述传递管能够弯曲，采用铂或钨材质。
5.如权利要求1所述的温度风速传感器，其特征在于，所述温度探杆位于迎风风速探杆和背风风速探杆之间，并且温度探杆的长度大于迎风风风速探杆和背风风速探杆的长度。
6.如权利要求1所述的温度风速传感器，其特征在于，所述后段探头与信号处理器采用插入式连接。
7.如权利要求6所述的温度风速传感器，其特征在于，所述信号处理器还与信号输出引线相连，所述信号输出引线穿出手柄与上位机连接。
8.如权利要求1所述的温度风速传感器，其特征在于，所述迎风风速探杆、温度探杆和背风风速探杆通过卡套固定在套管内。
9.如权利要求1所述的温度风速传感器，其特征在于，传感器的前段探头设置在燃料系统热箱内待测设备处就近的入口管道中心位置。
10.如权利要求9所述的温度风速传感器，其特征在于，所述后段探头根据所测管路到热箱壁之间的设备布置及管路连接自由弯曲。
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