阵列热电偶式随形表面温度测量传感器及其测量方法与流程

本发明涉及航空航天工程气动热防护系统，尤其是涉及一种阵列热电偶式随形表面温度测量传感器及其测量方法。

背景技术：

1、航空航天高速飞行器柔性热防护系统经历气动力热作用时会产生一定的柔性或弹性变形，可能造成局部气动加热环境恶化甚至造成柔性材料烧蚀失效。通过预压缩具有高温回弹性能的蓬松高温纤维棉形成变形储备，利用特征温度失效功能约束缝合线约束变形储备。

2、实际使用过程中，在飞行器气动加热环境作用下，约束缝合线达到预设温度后自动释放储备变形，从而抑制补偿由于气动力热作用导致的柔性防热系统变形，提升航空航天高速飞行器柔性热防护系统的高温适应性。

3、当变形后，由于柔性热防护系统表面外形可能变为任意形状，所以如何测量表面温度成为技术难题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种阵列热电偶式随形表面温度测量传感器及其测量方法，解决了一般工业及航空航天领域任意外形测量表面的温度面测量难题；

2、本发明提供一种阵列热电偶式随形表面温度测量传感器，包括含高温绝缘陶瓷管热电偶和高弹态耐高温弹性体；多个所述含高温绝缘陶瓷管热电偶阵列穿设在所述高弹态耐高温弹性体内，且所述含高温绝缘陶瓷管热电偶的测量触点伸出所述高弹态耐高温弹性体。

3、进一步地，所述含高温绝缘陶瓷管热电偶包括热电偶和高温绝缘陶瓷套管；所述热电偶沿轴向穿设于所述高温绝缘陶瓷套管内，并且测量触点伸出所述高温绝缘陶瓷套管的一端。

4、进一步地，所述高温绝缘陶瓷套管内并列设有两个不相通的轴向孔道，所述热电偶的两极分别穿设在所述孔道内，且伸出所述孔道的一端焊接热电偶测量触点。

5、进一步地，所述高弹态耐高温弹性体上阵列有多个安装孔。

6、进一步地，多个所述含高温绝缘陶瓷管热电偶依次穿设并固定于所述安装孔内。

7、进一步地，所述含高温绝缘陶瓷管热电偶与所述安装孔过盈配合。

8、进一步地，所述高弹态耐高温弹性体的种类包括橡胶体、氟橡胶体、硅橡胶体、氟硅橡胶体、发泡聚氨酯体。

9、一种阵列热电偶式随形表面温度测量传感器的测量方法，包括如下步骤：s1，多个含高温绝缘陶瓷管热电偶依次安装在高弹态耐高温弹性体内，形成测量阵列，调整热电偶触点至同一平面；s2，将含高温绝缘陶瓷套管热电偶阵列的高弹态耐高温弹性体仿形贴合至测量对象，当测量对象表面任意变形时，利用高弹态耐高温弹性体的高弹性形变特性，使得弹性体变形后的所有测量触点均能二维-三维随形测量表面，可对测量对象表面进行温度面测量。

10、进一步地，步骤s2中，在传感器背面施加压力，利用高弹态耐高温弹性体的高弹性形变特性，使得弹性体变形后的所有测量触点均能二维-三维随形测量表面；测量结束后，撤除施加压力后，弹性体恢复至测量前状态。

11、进一步地，在测量开始前，将热电偶阵列线连接至采集器，引入热扰动检验热电偶是否功能正常。

12、本发明的技术方案通过高弹态耐高温弹性体的仿形变形实现热电偶阵列触点的测量面贴合，可以实现任意外形表面的接触式温度面测量。利用面测量获得离散点数据，进一步数据处理可以实现温度面分布温度等高线的绘制，可以用于一般工业领域任意外形测量对象的温度面测量，或作为航空航天领域用温度面测量传感器。

技术特征：

1.阵列热电偶式随形表面温度测量传感器，其特征在于，包括含高温绝缘陶瓷管热电偶和高弹态耐高温弹性体；

2.根据权利要求1所述的阵列热电偶式随形表面温度测量传感器，其特征在于，所述含高温绝缘陶瓷管热电偶包括热电偶和高温绝缘陶瓷套管；

3.根据权利要求2所述的阵列热电偶式随形表面温度测量传感器，其特征在于，所述高温绝缘陶瓷套管内并列设有两个不相通的轴向孔道，所述热电偶的两极分别穿设在所述孔道内，且伸出所述孔道的一端焊接热电偶测量触点。

4.根据权利要求1所述的阵列热电偶式随形表面温度测量传感器，其特征在于，所述高弹态耐高温弹性体上阵列有多个安装孔。

5.根据权利要求4所述的阵列热电偶式随形表面温度测量传感器，其特征在于，多个所述含高温绝缘陶瓷管热电偶依次穿设并固定于所述安装孔内。

6.根据权利要求5所述的阵列热电偶式随形表面温度测量传感器，其特征在于，所述含高温绝缘陶瓷管热电偶与所述安装孔过盈配合。

7.根据权利要求1所述的阵列热电偶式随形表面温度测量传感器，其特征在于，所述高弹态耐高温弹性体的种类包括橡胶体、氟橡胶体、硅橡胶体、氟硅橡胶体、发泡聚氨酯体。

8.一种如权利要求1所述阵列热电偶式随形表面温度测量传感器的测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

9.根据权利要求8所述的测量方法，其特征在于，步骤s2中，在传感器背面施加压力，利用高弹态耐高温弹性体的高弹性形变特性，使得弹性体变形后的所有测量触点均能二维-三维随形测量表面；

10.根据权利要求8所述的测量方法，其特征在于，在测量开始前，将热电偶阵列线连接至采集器，引入热扰动检验热电偶是否功能正常。

技术总结
本发明提供了阵列热电偶式随形表面温度测量传感器，涉及航空航天工程气动热防护系统技术领域，包括含高温绝缘陶瓷管热电偶和高弹态耐高温弹性体；多个所述含高温绝缘陶瓷管热电偶阵列穿设在所述高弹态耐高温弹性体内，且所述含高温绝缘陶瓷管热电偶的测量触点伸出所述高弹态耐高温弹性体。本发明通过高弹态耐高温弹性体的仿形变形实现热电偶阵列触点的测量面贴合，可以实现任意外形表面的接触式温度面测量。利用面测量获得离散点数据，进一步数据处理可以实现温度面分布温度等高线的绘制，可以用于一般工业领域任意外形测量对象的温度面测量，或作为航空航天领域用温度面测量传感器。

技术研发人员：罗晓光,宋立业,聂榕序,陈思员,俞继军,艾邦成
受保护的技术使用者：中国航天空气动力技术研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17