CN219977597U - 一种快速响应测温装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于热电偶测温技术领域，特别涉及一种快速响应测温装置。包括信号采集模块、热电偶及恒流源，其中热电偶设有辅助加热模块，热电偶与信号采集模块连接，辅助加热模块与恒流源连接，热电偶用于测量温度快速变化温场及脉冲温场温度，辅助加热模块用于热电偶的测量端预热，信号采集模块用于采集热电偶的电信号并记录。本实用新型将热电偶小型化，通过对热电偶测量端预热，减少热平衡时间，实现快速响应的目的，从而实现对温度快速变化和脉冲温场的测量。
Description
技术领域
本实用新型属于热电偶测温技术领域，特别涉及一种快速响应测温装置。
背景技术
用热电偶测温是温度测量最常用的方法，该方法测量精度高，稳定可靠，设备简单。但是，热电偶测量准确的前提条件是测温热电偶与被测环境达到温度平衡，达到温度平衡需要一定时间。在测量温度快速变化温场时，为了缩短平衡时间通常的办法是将热电偶的测温端缩小体积，减小热容。在测量脉冲温场温度时，由于脉冲温场持续时间短，热电偶很难与脉冲温场平衡，无法实现精确测温。
实用新型内容
针对上述问题，本实用新型的目的在于提供一种快速响应测温装置，以便解决温度快速变化温场和脉冲温场难以精确测温的问题。
为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
本实用新型提供一种快速响应测温装置，包括信号采集模块、热电偶及恒流源，其中热电偶与信号采集模块连接，热电偶设有辅助加热模块，辅助加热模块与恒流源连接，热电偶用于测量温度快速变化温场及脉冲温场温度，辅助加热模块用于对热电偶的测量端预热，信号采集模块用于采集热电偶的电信号并记录。
所述热电偶包括外套管、传输热电偶丝、感温热电偶丝及绝缘层，其中外套管内填充有绝缘层，两根传输热电偶丝贯穿绝缘层，两根传输热电偶丝的一端通过感温热电偶丝焊接一起为测温点，两根传输热电偶丝的另一端与测温插件连接，测温插件用于与所述信号采集模块连接。
所述辅助加热模块包括加热插件、导电电阻丝及加热电阻丝，两根导电电阻丝贯穿所述外套管内的绝缘层，两根导电电阻丝的一端通过加热电阻丝与所述测温点焊接，两根导电电阻丝的另一端与加热插件连接，加热插件用于与所述恒流源连接。
所述热电偶为K型或N型，所述传输热电偶丝的直径大于1mm，所述感温热电偶丝直径小于0.2mm；所述导电电阻丝为铁铬铝电阻丝，且所述导电电阻丝的直径大于1mm；所述加热电阻丝为铁铬铝电阻丝，且所述加热电阻丝的直径小于0.2mm。
所述热电偶为R型、S型或B型的贵金属热电偶，所述导电电阻丝和加热电阻丝采用铂铑电热丝。
所述加热插件和测温插件通过锁紧密封装置与所述外套管密封连接。
所述外套管的外侧焊接有安装法兰，安装法兰用于与流体通道上的连接法兰连接。
所述绝缘层采用氧化镁粉。
所述信号采集模块包括依次连接的信号放大器、PCI数据采集卡和计算机。
本实用新型的优点及有益效果是：本实用新型提供的一种快速响应测温装置，将热电偶做成小型化，通过对热电偶测量端预热，减少热平衡时间，实现快速响应的目的，从而实现对温度快速变化和脉冲温场的测量。该测温装置应用于测量温场变化快的环境，特别适用于脉冲流体温场的温度测量。
附图说明
图1是本实用新型一种快速响应测温装置的结构示意图；
图2是本实用新型中热电偶的结构示意图；
图3是本实用新型中热电偶的局部放大图；
图4是图3的A-A剖视图；
图5是本实用新型一种快速响应测温装置的工作原理示意图；
图6是本实用新型实施例中辅助加热模块未工作时的热电偶热平衡过程示意图；
图7是本实用新型实施例中辅助加热模块工作时热电偶热平衡过程示意图。
图中：1为信号采集模块，2为热电偶，2-1为加热插件，2-2为测温插件，2-3为锁紧密封装置，2-4为安装法兰，2-5为外套管，2-6为传输热电偶丝，2-7为导电电阻丝，2-8为感温热电偶丝，2-9为加热电阻丝，2-10为测温点，2-11为绝缘层，3为恒流源，4为流体通道。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述。
如图1所示，本实用新型提供一种快速响应测温装置，包括信号采集模块1、热电偶2及恒流源3，其中热电偶2与信号采集模块1连接，热电偶2设有辅助加热模块，辅助加热模块与恒流源3连接，热电偶2用于测量温度快速变化温场及脉冲温场温度，辅助加热模块用于对热电偶2的测量端预热，缩短热电偶2达到热平衡的时间，信号采集模块1用于采集热电偶2的电信号并记录，实现快速测温的目的。
如图2-5所示，本实用新型的实施例中，热电偶2包括外套管2-5、传输热电偶丝2-6、感温热电偶丝2-8及绝缘层2-11，其中外套管2-5内填充有绝缘层2-11，两根传输热电偶丝2-6贯穿绝缘层2-11，且两根传输热电偶丝2-6的一端通过感温热电偶丝2-8焊接一起为测温点2-10，两根传输热电偶丝2-6的另一端与测温插件2-2连接，测温插件2-2用于与信号采集模块1连接。优选地，绝缘层2-11采用氧化镁粉，将氧化镁粉填充在外套管2-5内，起到绝缘作用。
如图2-5所示，本实用新型的实施例中，辅助加热模块包括加热插件2-1、导电电阻丝2-7及加热电阻丝2-9，两根导电电阻丝2-7贯穿外套管2-5内的绝缘层2-11，两根导电电阻丝2-7的一端通过加热电阻丝2-9与测温点2-10焊接。两根导电电阻丝2-7的另一端与加热插件2-1连接，加热插件2-1用于与恒流源3连接。
本实用新型的一实施例中，热电偶2为K型或N型，传输热电偶丝2-6的直径大于1mm，感温热电偶丝2-8直径小于0.2mm；导电电阻丝2-7为铁铬铝电阻丝，且导电电阻丝2-7的直径大于1mm；加热电阻丝2-9为铁铬铝电阻丝，且加热电阻丝2-9的直径小于0.2mm。
本实用新型的另一实施例中，热电偶2为R型、S型或B型的贵金属热电偶，导电电阻丝2-7和加热电阻丝2-9采用铂铑电热丝。
如图1、图2所示，本实用新型的实施例中，加热插件2-1和测温插件2-2通过锁紧密封装置2-3与外套管2-5密封连接。外套管2-5的外侧焊接有安装法兰2-4，安装法兰2-4用于与流体通道4上的连接法兰连接。
本实用新型的实施例中，信号采集模块1包括依次连接的信号放大器、PCI数据采集卡和计算机，热电偶2测得的热电偶mV信号经过信号放大器输送至PCI数据采集卡，PCI数据采集卡再将信号发送给计算机，计算机将信号存入数据库，且与热电偶标准数据库进行对比计算，然后输出温度值及温度时间曲线。
本实用新型提供的一种快速响应测温装置，其具体工作流程是：
将快速响应测温装置安装在流体通道4上的连接法兰，如图1所示；
调整恒流源3的输出电流；
观察温度变化，并调整输出电流到合适的大小进行测温。
辅助加热模块未工作时热电偶与温场达到平衡的过程，参见图6所示，在△t1时间内，热电偶与温场达到温度平衡，不同结构的热电偶所用的平衡时间不同。辅助加热模块工作时，通过对热电偶2的测温端预热的办法，缩短热平衡时间，由△t1时间缩短到△t2时间，参见图7所示。当△t2小于脉冲时间或温度变化时间时，即可实现准确测温。将热电偶做成小型化，通过对测量端预热，缩短响应时间，从而实现对温度快速变化和脉冲温场的测量。
本实用新型提供的一种快速响应测温装置，应用于测量温场变化快的环境，特别适用于脉冲流体温场的温度测量，通过对热电偶测量端预热，减少热平衡时间，实现快速响应的目的。
以上所述仅为本实用新型的实施方式，并非用于限定本实用新型的保护范围。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、扩展等，均包含在本实用新型的保护范围内。
Claims (8)
1.一种快速响应测温装置，其特征在于，包括信号采集模块（1）、热电偶（2）及恒流源（3），其中热电偶（2）与信号采集模块（1）连接，热电偶（2）设有辅助加热模块，辅助加热模块与恒流源（3）连接，热电偶（2）用于测量温度快速变化温场及脉冲温场温度，辅助加热模块用于对热电偶（2）的测量端预热，信号采集模块（1）用于采集热电偶（2）的电信号并记录；
所述热电偶（2）包括外套管（2-5）、传输热电偶丝（2-6）、感温热电偶丝（2-8）及绝缘层（2-11），其中外套管（2-5）内填充有绝缘层（2-11），两根传输热电偶丝（2-6）贯穿绝缘层（2-11），两根传输热电偶丝（2-6）的一端通过感温热电偶丝（2-8）焊接一起为测温点（2-10），两根传输热电偶丝（2-6）的另一端与测温插件（2-2）连接，测温插件（2-2）用于与所述信号采集模块（1）连接。
2.根据权利要求1所述的快速响应测温装置，其特征在于，所述辅助加热模块包括加热插件（2-1）、导电电阻丝（2-7）及加热电阻丝（2-9），两根导电电阻丝（2-7）贯穿所述外套管（2-5）内的绝缘层（2-11），两根导电电阻丝（2-7）的一端通过加热电阻丝（2-9）与所述测温点（2-10）焊接，两根导电电阻丝（2-7）的另一端与加热插件（2-1）连接，加热插件（2-1）用于与所述恒流源（3）连接。
3.根据权利要求2所述的快速响应测温装置，其特征在于，所述热电偶（2）为K型或N型，所述传输热电偶丝（2-6）的直径大于1mm，所述感温热电偶丝（2-8）直径小于0.2mm；所述导电电阻丝（2-7）为铁铬铝电阻丝，且所述导电电阻丝（2-7）的直径大于1mm；所述加热电阻丝（2-9）为铁铬铝电阻丝，且所述加热电阻丝（2-9）的直径小于0.2mm。
4.根据权利要求2所述的快速响应测温装置，其特征在于，所述热电偶（2）为R型、S型或B型的贵金属热电偶，所述导电电阻丝（2-7）和加热电阻丝（2-9）采用铂铑电热丝。
5.根据权利要求2所述的快速响应测温装置，其特征在于，所述加热插件（2-1）和测温插件（2-2）通过锁紧密封装置（2-3）与所述外套管（2-5）密封连接。
6.根据权利要求1所述的快速响应测温装置，其特征在于，所述外套管（2-5）的外侧焊接有安装法兰（2-4），安装法兰（2-4）用于与流体通道（4）上的连接法兰连接。
7.根据权利要求1所述的快速响应测温装置，其特征在于，所述绝缘层（2-11）采用氧化镁粉。
8.根据权利要求1所述的快速响应测温装置，其特征在于，所述信号采集模块（1）包括依次连接的信号放大器、PCI数据采集卡和计算机。
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