[发明专利]一种热流实时检测装置及其热流实时检测方法

说明书

技术领域

本发明属于过程参数检测技术领域，特别涉及一种热流实时检测装置及其热流实时检测方法。

技术背景

热流实时检测装置广泛应用于能源、化工、冶金、建筑、科研等领域。热流检测通常采用热电堆型热流计，其方法是在热阻板上用热电极材料A和B的金属丝绕制多对热电偶，形成所谓“热电堆”，绕制过程中令热电极A、B的连接点即热节点分别处于热阻板的两个受热端面。制造时使这些热电偶正向串联构成热电堆，热电堆的输出热电势E=N·E_AB(t₂,t₁)，E_AB(t₂,t₁)是单只热电偶的输出热电势，N是构成热电堆的热电偶数目，这样做的目的在于即使t₂、t₁相差很小时，热电堆输出的热电势也能足够大。热电堆输出的热电势表征热阻板的两受热端面的温度差，如果热阻板的厚度和材料的导热系数为已知，带入公式：

q=-λ(t2-t1)d---(1)]]>

便可求出通过热阻板的热流密度。（1）式中，q表示通过热阻板的热流密度，λ为热阻板材料的导热系数，t₁为热阻板热端面处的温度，t₂为热阻板冷端面处的温度，d为热阻板的厚度。

这类热流密度检测装置存在局限性有二：一是热电偶热电特性存在非线性，即使测出热电堆输出的热电势，也无法准确求出两端面的温度差；二是热电堆相当于一个N匝的线圈（N是热电堆中所串联的热电偶的数目），故热电堆输出的电动势易受周围交变电磁场影响。

在中国专利CN201010124574.1，“一种薄膜式热流密度传感器及其制造方法”中，公开了通过真空离子溅射的方式在热阻材料基底上制作出热电极A和热电极B，形成的热电偶构成热电堆，通过热电堆的输出热电势来表征热阻板两端面的温差。由于在制造热电偶的过程中，需至少溅射一种金属和一种金属合金，故在溅射过程中，很难达到合金金属的均匀溅射，导致在制成的热电堆中，每只热电偶的热电特性不能保证已知，并且无法进行单只校验，同时，如前所述的热电堆型热流计的两项局限性一、二也依然存在。

发明内容

本发明的目的是针对现有热电堆型热流计的热电特性非线性、热电堆测量回路易受周围交变电磁场影响以及无法保证已知每只热电偶的热电特性、且无法对其进行单只校验的局限性，提出一种热流实时检测装置及其热流实时检测方法，其特征在于，所述热流实时检测装置由薄膜式无感热电阻温度传感器，信号处理系统及显示系统组成；其中薄膜式无感热电阻温度传感器是在电绝缘热阻板基底3的上端面1和下端面4的有效区域内制成的薄膜式、无感绕法的上端面热电阻R_t2和下两端面热电阻R_t1；上端面热电阻R_t2和下两端面热电阻R_t1分别连接在信号处理系统的两个桥式电路的桥臂上，信号处理系统的单片机与显示系统连接；

所述薄膜式无感热电阻温度传感器是在热阻板基底3的上端面1、下端面4的有效区域内制成薄膜式、无感绕法的上端面热电阻R_t2和下两端面热电阻R_t1；上端面热电阻R_t2的引出线6、下两端面热电阻R_t1的引出线8均采用“三线制”接法引出；上端面热电阻R_t2用电绝缘薄膜2封装保护，下两端面热电阻R_t1用电绝缘薄膜5封装保护；热阻板基底3在下端面热电阻引线8处有一开孔9，下端面热电阻的引线8由热阻板上的开孔9引至上端面；热阻板基底3的四角各开一个螺栓固定安装孔7；