[实用新型]一种高温环境下接触式位移传感器的热防护结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及燃气轮机和航空发动机技术领域，尤其涉及一种高温环境下接触式位移传感器的热防护结构。

背景技术

高温部件的变形测量手段，按传感器与被测物体接触方式可以分成两种方式，非接触式位移测量传感器及接触式位移测量传感器。非接触式位移测量传感器，常见的为电涡流位移传感器及激光测距仪，电涡流位移传感器广泛应用在大型旋转机械状态的在线监测与故障诊断中，其利用系统中的前置器中的高频振荡电流通过延伸电缆流入探头线圈，在探头头部的线圈中产生交变的磁场，当被测金属体靠近这一磁场，则在此金属表面产生感应电流，即将头部线圈与金属导体的距离变化转化成电压或电流的变化，因此电涡流位移传感器只能应用于金属导体的场合中，且要求环境温度低于200℃。激光测距仪广泛应用于地形测量，其测距原理归结为测量光往返目标所需要的时间，然后通过光速和大气折射系数计算出距离，其中，相位式激光测距仪的精度可达0.01mm量级，且工作温度可以较高，但其要求被测物体平面必须与光线垂直，且其体积较大。接触式位移测量传感器如电感测微仪，其广泛应用于精密机械制造业及国防，科研、计量部门的精密长度测量，其应用自带的正弦波振荡器输出信号并加到测量头中，将工件的微小位移转化为直流电压信号，其精度可达0.0001mm，但其应用场合温度一般要求不超过100℃。实际应用中，某些情况，由于测量的空间限制及测量精度的要求，仅能采用接触式位移测量的方式。

实用新型内容

为了克服现有技术的上述缺点和不足，本实用新型旨在提供一种高温环境下接触式位移传感器的热防护结构，该热防护结构简单，易于将其应用于各种接触式传感器的测量探头中。

为实现上述技术目的，本实用新型采取的技术方案是：

一种高温环境下接触式位移传感器的热防护结构，所述接触式位移传感器包括测量探头，其特征在于，在所述测量探头的末端固定设置一内刚性套管和外刚性套管，所述内刚性套管和外刚性套管的轴线方向与所述测量探头的轴线保持一致，其中，

--所述内刚性套管为两端开口结构，所述内刚性套管的一端与所述测量探头的末端刚性固定，所述内刚性套管采用石英、陶瓷等热阻率较高的材料制成，以避免测量探头直接接触高温体，所述内刚性套管内填充高温隔热材料，所述内刚性套管及其内部填充的高温隔热材料的热膨胀系数与所述测量探头的热膨胀系数相当，所述内刚性套管的内径略大于所述测量探头的直径；

--在所述内刚性套管的外周表面套设一所述外刚性套管，所述外刚性套管为一端开口结构，其长度大于所述内刚性套管的长度，其内径大于所述测量探头的直径，所述外刚性套管的盲端的内表面与所述内刚性套管的另一端刚性连接，使得所述外刚性套管完全覆盖所述内刚性套管，并部分覆盖所述测量探头，所述外刚性套管的内表面与所述内刚性套管的外表面、所述测量探头的外表面之间在整个周向上留有间隙，所述外刚性套管的外表面覆盖有高反射率材料层，以减少高温下辐射传热对外刚性套管的影响。

优选地，所述内刚性套管与所述外刚性套管之间通过粘结胶刚性连接。

优选地，所述内刚性套管与测量探头的末端之间通过粘结胶刚性连接。

进一步地，所述粘结胶为在常温下可固化的粘结胶，固化后为刚性或接近刚性。进一步地，所述粘结胶为耐高温、热阻高的粘结胶，其目的在于减少刚性套管对测量探头的热流传递。进一步地，所述粘结胶为热膨胀率低的粘结胶，其目的在于避免高温下胶体变形破坏刚性套管。进一步地，所述粘结胶为韧性差的粘结胶，方便测量结束后拆卸刚性套管。

优选地，所述外刚性套管完全覆盖所述内刚性套管与测量探头。

优选地，所述外刚性套管的内径大于测量探头的外径及内刚性套管的外径。

优选地，所述外刚性套管与内刚性套管的材质、热阻率及热膨胀系数相同。

本实用新型的高温环境下接触式位移传感器的热防护结构中，所述内刚性套管、外刚性套管采用耐高温、热阻高、热膨胀率低的材料制备，其目的在于减少高温体对测量探头的热流传递，避免测量探头直接接触高温体，同时减少高温对刚性套管长度的影响，减小测量误差。

本实用新型的高温环境下接触式位移传感器的热防护结构中，在内刚性套管外另加装外刚性套管，该外刚性套管直接接触高温体，对于该外刚性套管的要求：(a)根据安装环境，内径尽量较大，其目的在于利用空气的高热阻率保护探头；(b)耐高温、热阻高、热膨胀率低，其目的与内刚性套管相同；(c)外刚性套管一端开口，其目的在于方便内刚性套管与外刚性套管无间隙接触。