[实用新型]高瞬态温度软测量传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种高瞬态温度软测量传感器，属于高瞬态温度测试技术领域。

背景技术

高温、高压、高瞬态的恶劣工况在高性能发动机的研制以及科学研究中早已存在，而且其恶劣程度正随着相关领域技术的发展进一步加重，对相关设备的耐热性能、耐热冲击性能以及相关机械性能均提出了严峻的考验，正确测定该工况下的峰值温度，是安全使用设备、正确研制设备的前提。由于该工况的特殊性，采用红外、激光等测试技术进行测试误差较大，甚至是错误的结果，因此在该领域通常研制高性能薄膜传感器以满足实际需要，也出现了微秒级响应、兆帕级耐压的薄膜传感器产品。但此类产品的研制费用与生产成本高、生产工艺要求严、结构本身能承受的剪切应力有限，在既需承受正应力也需承受剪切应力的场合寿命极短，难以应用，更重要的是此类产品对逐渐出现的更恶劣工况适应性差，更恶劣的工况必须重新研制更高性能的传感器，非常不利于该领域相关技术的发展以及相关产品的研制。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题，在于克服现有技术存在的技术缺陷，针对高温、高压、高瞬态工况的特点，提供一种能够测试该条件下瞬态温度并具有抗剪应力、抗正应力、对恶劣工况具有适应性的高瞬态温度软测量传感器。

本实用新型高瞬态温度软测量传感器，在绝缘基体3上有偶丝1与2的热结点膜4，其特征是：绝缘基体和热结点膜装配在封装套5内，用物性与绝缘基体3相同的材料作为填料6压实，再用物性与基体3相同的压紧塞7压实填料，用后盖8与封装套5的螺纹配合固定压紧塞7。10面为软测量面，是测试过程中的实际感温面，9面为与被测温度的接触表面，是测试过程中真正的代侧面。

偶丝对1、2采用常用的热电偶材料，如铂铑10-铂、铂铑13-铂、铂铑30-铂铑6、镍铬-镍硅、镍铬-镍铝、镍铬硅-镍硅、铜-康铜、铁-康铜、镍铬-康铜、钨铼5-钨铼20、钨铼3-钨铼25、钨铼5-钨铼26、钨-钨铼26等。

热结点膜采用射频溅射的原理制成。在1.33Pa的充氩真空腔内，分别将与偶丝1、2相同的材料溅射到基体上的型腔内，构成热结点膜。

基体的主要功能是承载热结点膜，同时确保与热结点膜以及与偶丝间绝缘。本发明中基体采用非金属材料，有工程塑料(聚四氟乙烯、尼龙、聚氯乙烯、有机玻璃、酚醛塑料)、橡胶、陶瓷或云母。

封装套直接与被测环境接触，可以根据不同的高温高压工况选择不同强度的材料，但最小需要满足材料在该温度及压力条件下的抗拉强度要求。如350MPa、500℃的测试环境，可选择耐热钢(耐热钢1Cr13、耐热钢1Cr5Mo、耐热钢1Cr11MoV、耐热钢1Cr12WMoV、耐热钢4Cr9Si2、耐热钢4Cr10Si2Mo、耐热钢1Cr18Ni9Ti、耐热钢4Cr14Ni4W2Mo)。

填料6与压紧塞7的主要功能是使装配后的传感器中基体固定，直接采用与基体相同的材料制成，能够简化软测量面10与实际代侧面9之间的关系。

后盖主要功能是将压紧塞与封装套固定，可以采用碳钢材料制成。

封装套5结构将感温元件(即热结点膜4)上的端面10(即软测量面)与实际温度代测面9隔离开，则接触高温高压高瞬态测试环境的就是封装套5上的端面9(即代测面)，而软测量面10对传感器以及测试系统的要求一般，该温度为易获得量，利用软测量面10与代测面9的关系，最终可以获得代测面9的温度。在高瞬态温度软测量传感器结构中，合理选择封装套材料以及改变代测面9与软测量面10之间的厚度，可以使传感器具有很高的性能，能够适应不同恶劣测试条件下瞬态温度测试的需要。

高瞬态温度软测量传感器的工作原理为：偶丝对1与2接入测试系统，由该系统进行温度测试，获得软测量面10的温度变化，利用代侧面9与软测量面10的关系，由10面的温度获得代侧面9的温度变化，完成测试。

本实用新型相对于现有技术，具有以下一些优点：

1、本发明虽针对高温高压高瞬态测试条件，但对于高温常压高瞬态、常温高压高瞬态、常温常压高瞬态条件下的瞬态温度测试同样适用，因此在瞬态温度测试场合，该传感器具有一般性，推广价值高；

2、本发明中的传感器在热结点膜的基础上增加了封装套，等效于增加了热结点膜的厚度，从而增加了感温部分的强度，相对于直接采用热结点膜进行测试而言，此传感器结构具有更强的抗剪切能力、抗正应力能力、耐热性能以及机械性能，能够适应恶劣工况下进行正确测试的要求；