[实用新型]一种压力传感器冷却装置

说明书

技术领域：

本实用新型涉及一种压力传感器冷却结构，尤其涉及一种适用于高温环境测试的压力传感器冷却装置。

背景技术：

压力是表征被研究对象流体力学特性的重要状态参量，对于非稳态流动过程，工质的压力、温度等状态参量将随时间而变化，具有动态变化特征。目前，动态压力广泛应用于工业生产和科研领域中，例如内燃机、燃气轮机、汽轮机、火箭发动机中的压力基本都是动态的，枪炮的膛压及爆炸冲击波均是动态压力，各种工业控制设备和动力机械中的液压、气动装置的脉冲压力也是动态压力。因此需要进行动态压力的测量，以研究其流体力学特性。

由于动态压力的测量通常要求较快的响应时间，常见的动态压力传感器主要有压电式传感器和压阻式传感器。商业化使用的硅压力传感器主要是硅扩散型压阻式压力传感器，其工艺成熟且性能优异，但其受P-N结耐温限制，只能在120℃以下进行压力测量，超过120℃时，传感器的性能会严重恶化以至失效，在600℃时会发生塑性变形和电流泄漏，导致信号处理系统和电路的极度失调，远不能满足航空航天、发电、石油化工、汽车等领域高温环境下的压力测量需求。此外对于高温燃烧流体工质的测量，压力传感器存在热冲击问题，即在燃料燃烧期间，传递到压力传感器感受元件的热量急剧增加，从而发生热冲击，导致压力传感器变形失效。

传统高温环境流体工质动态压力测量主要通过较长的引压管实现，高温被测工质经引压管后热量逐渐散失，工质温度最终降到传感器稳定运行所允许的最大工作温度以下。这种测试方法比较适用于低频脉动流体工质的动态压力测量，但对于高频非稳态脉动流动工质，采用较长的引压管后，传感器所测量的压力信号与流体工质真实压力信号之间的幅频和相频特性将存在较大的差别，且测量误差的大小与引压管长度呈正比，引压管越长测量误差越大。

实用新型内容：

本实用新型的目的是为了减小现有高温环境下非稳态流体工质动态压力测量的误差，提供了一种适用于高温环境测试的压力传感器冷却装置。本实用新型的技术方案为：

为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案来实现：

一种压力传感器冷却装置，包括具有中空腔体的冷却热交换结构，该冷却热交换结构的中空腔体分为内外两个腔体，且外腔体被间隔为底部连通的两部分，冷却热交换结构的顶部设置有与一部分外腔体相连通的冷却水入口管，以及与另一部分外腔体相连通的冷却水出口管，内腔体的顶部设置有传感器安装座，底部设置有引压管，冷却热交换结构的周向上设置有穿过一部分外腔体并与内腔体相连通的温度传感器安装座，以及穿过另一部分外腔体并与内腔体相连通的氮气供给管。

本实用新型进一步的改进在于，氮气供给管的安装位置高于温度传感器安装座的安装位置。

本实用新型进一步的改进在于，氮气供给管上还设置有氮气截止阀，用于控制冷却氮气的供给。

本实用新型进一步的改进在于，冷却热交换结构的周向上还设置有冷却装置安装座。

本实用新型进一步的改进在于，冷却装置安装座采用法兰和螺纹安装两种形式。

本实用新型进一步的改进在于，引压管采用总压引压管和静压引压管两种，分别用来测量被测工质的总压和静压。

本实用新型进一步的改进在于，传感器安装座通过螺纹连接设置在内腔体的顶部，引压管通过螺纹连接设置在内腔体的底部。

本实用新型进一步的改进在于，冷却热交换结构包括同轴心布置的冷却腔外壁和冷却腔内壁，设置在冷却腔外壁顶部和冷却腔内壁顶部的冷却腔盖板，以及设置在冷却腔外壁底部和冷却腔内壁底部的冷却腔底板，其中，冷却腔内壁与冷却腔盖板和冷却腔底板之间形成内腔体，冷却腔外壁和冷却腔内壁与冷却腔盖板和冷却腔底板之间形成外腔体，该外腔体通过冷却腔隔板间隔为两部分，一部分为左半圆形冷却流路，另一部分为右半圆形冷却流路，左右半圆形冷却流路通过冷却腔隔板与冷却腔底板之间形成相连通的左冷却流路孔和右冷却流路孔。

本实用新型进一步的改进在于，冷却腔内壁圆形内表面上等角度均匀布置有若干长条形换热肋片。

本实用新型进一步的改进在于，内腔体为圆柱形腔体，外腔体为圆环形腔体。

本实用新型具有如下的有益效果：

本实用新型提出的一种压力传感器冷却装置，采用预充冷态氮气、水冷以及肋片换热的方法，可有效隔离高温被测工质与压力传感器相接触，同时加强了高温被测工质在测量流路中的热量散失，防止了压力传感器测量端面受到被测高温工质的热冲击作用，提高了传感器的热适应能力。