基于组合热电偶的高频响应总温传感器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种动态温度的测量值的准确性高、试验周期短、节约成本，便于试验工作、基于组合热电偶的高频响应总温传感器。采用滞止罩结构对来流降速，利用不同直径同材质的热电偶输出的热电势信号补偿动态与辐射误差，提高测量精度。可以准确测量动态温度变化，主要针对航空压气机进口的温度畸变等高速动态环境的温度测量。
【专利说明】基于组合热电偶的高频响应总温传感器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种基于组合热电偶的高频响应总温传感器，属于传感器【技术领域】。
【背景技术】
[0002]热电偶是目前工业生产及科学研究中最为常用的接触式测温手段，它具有测量精度较高和使用简便等特点。但由于接触式测温存在热惯性的限制，很难克服动态测量中产生的误差。I)如目前我国航空发动机压气机的温度变化频率大约在170 Hz和1020 Hz之间，要求热电偶的时间常数在I ms?6 ms范围内才能准确测出压气机的动态温度，目前工业生产中使用的热电偶的时间常数一般只能达到秒级；2)偶丝直径为0.08 mm左右的细丝热电偶时间的常数最快可达到几十毫秒，但极易损坏，因而均不能满足压气机测温时时间常数的要求。
[0003]在航空发动机压气机的温度的测量中，通常无滞止结构，测量高速流动气流总温存在困难，动态波动的温度往往存在于高速流动的气流中，较大的速度会引起的热电偶测量速度误差，影响测量的精度。从上世纪50年代国外研究者开始研究组合热电偶测温方法，80年代始国内研究者在国外研究的基础上根据热电偶温度测量值总结出独特的组合热电偶温度计算方法。虽然经历了数十年的发展，组合热电偶测温法在工业上的应用还仅限于内燃机的排气温度。对组合热电偶实验装置的研究，以往普遍将一簇偶丝直接放在动态的温度场中，无法满足工业生产中的多点测量要求，存在测量速度误差大、热电偶易损坏及测量设备难维护等问题。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的在于提供一种动态温度的测量值的准确性高、试验周期短、节约成本，便于试验工作、基于组合热电偶的高频响应总温传感器。
[0005]本实用新型的目的通过下述技术方案实现:一种基于组合热电偶的高频响应总温传感器，包括滞止罩、固定部件和半圆柱体长杆件，所述的滞止罩包括滞止罩进口、滞止室、滞止罩出口、方槽连接孔、第2凹槽、偶丝通孔和热电偶偶丝，所述的滞止罩进口设置在滞止罩一端的轴向方向，所述的方槽连接孔设置在滞止罩另一端的侧壁上，所述的滞止罩出口设置在滞止罩的侧壁上，所述滞止罩内部设置有滞止室，所述的第2凹槽两两对应设置在滞止罩的侧壁上，所述的偶丝通孔设置在第2凹槽的一端，所述的热电偶偶丝21设置在第2凹槽内，热电偶偶丝由偶丝通孔穿入，从对应偶丝通孔穿出，偶丝结点设置在滞止室内；所述的固定部件包括中通孔、第I凹槽、固定孔和方槽，所述的固定孔两两设置在固定部件的两端，所述的中通孔设置在固定部件的中心位置，大小与滞止罩外径相匹配，所述的第I凹槽两两对应的设置在中通孔的两端，所述的方槽设置在中通孔底部，所述的方槽与通孔的中心线成一直线；所述的滞止罩穿过中通孔通过方槽连接孔和方槽与固定部件固定连接，所述的热电偶偶丝伸出第2凹槽部分埋入第I凹槽并与补偿导线相连接；所述的半圆柱体长杆件设置有第I通孔和第I螺纹孔，所述的第I螺纹孔与固定部件两端设置的固定孔相对应，所述的第I通孔与固定部件的中通孔相对应，所述的固定部件通过第I通孔和第I螺纹孔固定设置在半圆柱体长杆件上。
[0006]还包括半圆形薄壁长管件，所述的半圆柱体长杆件设置有第2螺纹孔，所述的半圆形薄壁长管件设置与第2螺纹孔的对应位置设置有第2通孔，所述的第2螺纹孔与所述的第2通孔通过螺栓固定连接。
[0007]还包括活动螺纹连接件，所述的半圆柱体长杆件与半圆形薄壁长管件通过活动螺纹连接件固定连接。
[0008]所述的第I凹槽和第2凹槽至少3组。
[0009]所述的固定部件和滞止罩至少设置有I组。
[0010]所述的滞止罩进口内边缘处设置有倒角。
[0011]所述的设置在第2凹槽内的热电偶偶丝使用绝缘胶覆盖。
[0012]所述的与补偿导线相连接的热电偶偶丝使用导电胶连接固定。
[0013]综上所述，本实用新型的有益效果是:
[0014]I)纵向滞止罩，有效降低高速气流并起到保护热电偶偶丝的作用。将热电偶偶丝穿过偶丝通孔，热电偶结点留在滞止罩内，将留在外部的热电偶偶丝埋入滞止罩外壁凹槽中，并用绝缘胶封闭凹槽。滞止罩使用绝缘、耐高温、机械性能优良的陶瓷材料。根据经验调整各部分尺寸，并用FLUENT模拟检验滞止效果。
[0015]2)进行多点测量，测量点间距由半圆柱体长杆件中的第I通孔位置决定，可根据不同的发动机尺寸决定杆件的长度及大圆孔间距从而适应不同环境的要求。
[0016]3)滞止罩通过固定部件与半圆柱体长杆件螺钉连接，并限制滞止罩转动。本装置结构简单，热电偶损坏时可直接更换滞止罩。
[0017]4)热电偶偶丝沿气流方向排列，有效减小滞止罩径向尺寸。
[0018]5)热电偶偶丝与补偿导线的连接点在固定部件的第I凹槽中，用导电胶加固。固定部件采用陶瓷材料，确保热电偶及补偿导线间绝缘，且便于在更换滞止罩时清理凹槽中的残留物质。
[0019]6)固定后装置外表面呈圆柱形，可减少对试验装置后流场的影响；使补偿导线与流场隔离，保护补偿导线。
[0020]本装置解决了组合热电偶目前存在的普遍问题，可大大减少试验周期、节约成本，便于试验工作的进行。可促进以试验为基础的相关航空领域技术发展。也可将本实用新型装置应用于其它动态温度环境，提高动态温度的测量值的准确性。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1是实用新型的结构示意图；
[0022]图2是滞止罩部分的结构示意图；
[0023]图3是固定部件部分的结构示意图；
[0024]图4是滞止罩、固定部件和半圆柱体长杆件连接固定后的结构示意图；
[0025]图5是滞止罩的横截面结构示意图。
[0026]附图中标记的名称:1、滞止罩进口，2、倒角，3、滞止室，4、滞止罩出口，
[0027]5、方槽连接孔，6、第2凹槽，7、偶丝通孔，8、中通孔，
[0028]9、第I凹槽，10、方槽，11、固定孔，12、第2螺纹孔，
[0029]13、第I通孔，14、第I螺纹孔，15、第2通孔，16、滞止罩，
[0030]17、固定部件,18、半圆柱体长杆件,19、半圆形薄壁长管件，
[0031]20、活动螺纹连接件，21、热电偶偶丝，22、偶丝结点。
【具体实施方式】
[0032]下面结合实施例及附图，对本实用新型作进一步的详细说明，但本实用新型的实施方式不仅限于此。
[0033]实施例:如图1至图5所示，本实用新型包括滞止罩16、固定部件17和半圆柱体长杆件18，所述的滞止罩16包括滞止罩进口 1、滞止室3、滞止罩出口 4、方槽连接孔5、第2凹槽6、偶丝通孔7和热电偶偶丝21，所述的第2凹槽6采用3组。所述的固定部件17和滞止罩16采用I组，每组间距可根据具体试验条件确定。半圆柱体长杆件18用于连接滞止罩并决定装置的整体长度与测量点间距。所述的滞止罩进口 I设置在滞止罩16—端的轴向方向，所述的方槽连接孔5设置在滞止罩16另一端的侧壁上，所述的滞止罩出口 4设置在滞止罩16的侧壁上，所述滞止罩16内部设置有滞止室3，所述的第2凹槽6两两对应设置在滞止罩16的侧壁上，所述的偶丝通孔7设置在第2凹槽6的一端，所述的热电偶偶丝21设置在第2凹槽6内，热电偶偶丝21由偶丝通孔7穿入，从对应偶丝通孔7穿出，偶丝结点22设置在滞止室3内，应使每根热电偶偶丝21的偶丝结点22不位于滞止室3中心，并使3个偶丝结点22较均匀的分布在滞止室3内部。所述的滞止罩进口 I内边缘处设置有倒角2，用于提升对气流方向的不敏感性。所述的设置在第2凹槽6内的热电偶偶丝21使用绝缘胶覆盖，用于保护、固定热电偶偶丝21。热电偶偶丝21伸出第2凹槽6约1mm以便连接补偿导线；所述的固定部件17包括中通孔8、第I凹槽9、固定孔11和方槽10，所述的第I凹槽9采用3组。所述的固定孔11两两设置在固定部件17的两端，所述的中通孔8设置在固定部件17的中心位置，大小与滞止罩16外径相匹配，所述的第I凹槽9两两对应的设置在中通孔8的两端，所述的方槽10设置在中通孔8底部，所述的方槽10与通孔5的中心线成一直线；所述的滞止罩16穿过中通孔8通过方槽连接孔5和方槽10与固定部件17固定连接，所述的热电偶偶丝21伸出第2凹槽6部分埋入第I凹槽9并与补偿导线相连接，所述的与补偿导线相连接的热电偶偶丝21使用导电胶连接固定；所述的半圆柱体长杆件18设置有第I通孔13和第I螺纹孔14，所述的第I螺纹孔14与固定部件17两端设置的固定孔11相对应，所述的第I通孔13与固定部件17的中通孔8相对应，所述的固定部件17通过第I通孔13和第I螺纹孔14固定设置在半圆柱体长杆件18上。固定部件17为绝缘且硬度高的陶瓷材料，确保热电偶及补偿导线间绝缘，且便于在更换滞止罩时清理凹槽中的残留物质。
[0034]还包括半圆形薄壁长管件19和活动螺纹连接件20，所述的半圆柱体长杆件18设置有第2螺纹孔12，所述的半圆形薄壁长管件19设置与第2螺纹孔12的对应位置设置有第2通孔15，所述的第2螺纹孔12与所述的第2通孔15通过螺栓固定连接。所述的半圆柱体长杆件18与半圆形薄壁长管件19通过活动螺纹连接件20进行进一步固定。固定后装置外表面呈圆柱形，可减少对试验装置后流场的影响；使补偿导线与流场隔离，保护补偿导线。
[0035]以上实施方式仅用于说明本实施新型，而非对本实用新型的限制，有关【技术领域】的普通技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变形，因此所有等同于技术方案也属于本实用新型的范畴，本实用新型的专利保护范围应由权利要求限定。
【权利要求】
1.基于组合热电偶的高频响应总温传感器，其特征是:包括滞止罩(16)、固定部件(17)和半圆柱体长杆件(18)，所述的滞止罩(16)包括滞止罩进口(I)、滞止室(3)、滞止罩出口(4)、方槽连接孔(5)、第2凹槽(6)、偶丝通孔(7)和热电偶偶丝(21)，所述的滞止罩进口( I)设置在滞止罩(16) —端的轴向方向,所述的方槽连接孔(5)设置在滞止罩(16)另一端的侧壁上，所述的滞止罩出口(4)设置在滞止罩(16)的侧壁上，所述滞止罩(16)内部设置有滞止室(3)，所述的第2凹槽(6)两两对应设置在滞止罩(16)的侧壁上，所述的偶丝通孔(7)设置在第2凹槽(6)的一端，所述的热电偶偶丝(21)设置在第2凹槽(6)内，热电偶偶丝(21)由偶丝通孔(7)穿入，从对应偶丝通孔(7)穿出，偶丝结点(22)设置在滞止室(3)内；所述的固定部件(17)包括中通孔(8)、第I凹槽(9)、固定孔(11)和方槽(10)，所述的固定孔(11)两两设置在固定部件(17)的两端，所述的中通孔(8)设置在固定部件(17)的中心位置，大小与滞止罩(16)外径相匹配，所述的第I凹槽(9)两两对应的设置在中通孔(8)的两端，所述的方槽(10)设置在中通孔(8)底部，所述的方槽(10)与通孔(5)的中心线成一直线；所述的滞止罩(16)穿过中通孔(8)通过方槽连接孔(5)和方槽(10)与固定部件(17)固定连接，所述的热电偶偶丝(21)伸出第2凹槽(6)部分埋入第I凹槽(9)并与补偿导线相连接；所述的半圆柱体长杆件(18)设置有第I通孔(13)和第I螺纹孔(14)，所述的第I螺纹孔(14)与固定部件(17)两端设置的固定孔(11)相对应，所述的第I通孔(13)与固定部件(17)的中通孔(8)相对应，所述的固定部件(17)通过第I通孔(13)和第I螺纹孔(14)固定设置在半圆柱体长杆件(18)上。
2.根据权利要求1所述的基于组合热电偶的高频响应总温传感器，其特征是:还包括半圆形薄壁长管件(19)，所述的半圆柱体长杆件(18)设置有第2螺纹孔(12)，所述的半圆形薄壁长管件(19)设置与第2螺纹孔(12)的对应位置设置有第2通孔(15)，所述的第2螺纹孔(12)与所述的第2通孔(15)通过螺栓固定连接。
3.根据权利要求2所述的基于组合热电偶的高频响应总温传感器，其特征是:还包括活动螺纹连接件(20)，所述的半圆柱体长杆件(18)与半圆形薄壁长管件(19)通过活动螺纹连接件(20)固定连接。
4.根据权利要求2所述的基于组合热电偶的高频响应总温传感器，其特征是:所述的第I凹槽(9)和第2凹槽(6)至少3组。
5.根据权利要求1至4中的任意I项所述的基于组合热电偶的高频响应总温传感器，其特征是:所述的固定部件(17)和滞止罩(16)至少设置有I组。
6.根据权利要求5所述的基于组合热电偶的高频响应总温传感器，其特征是:所述的滞止罩进口(I)内边缘处设置有倒角(2)。
7.根据权利要求6所述的基于组合热电偶的高频响应总温传感器，其特征是:所述的设置在第2凹槽(6)内的热电偶偶丝(21)使用绝缘胶覆盖。
8.根据权利要求7所述的基于组合热电偶的高频响应总温传感器，其特征是:所述的与补偿导线相连接的热电偶偶丝(21)使用导电胶连接固定。
【文档编号】G01K7/02GK203837834SQ201420226775
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年5月6日 优先权日:2014年5月6日
【发明者】赵国昌, 赵春雷, 宋丽萍 申请人:沈阳航空航天大学