[发明专利]一种温度传感器热响应时间测量装置及方法

说明书

本发明公开了一种温度传感器热响应时间测量装置及方法，包括恒温恒速水槽、支撑架、机械臂、记录仪，所述支撑架套装在恒温恒速水槽上方，机械臂安装在支撑架上，所述机械臂底端安装有温度传感器，温度传感器通过引出线与记录仪连接，所述的恒温恒速水槽包括筒体、加热线圈和保温层，加热线圈紧贴筒体外壁，被保温层包裹，所述记录仪的触发通道上设置有第一导线和第二导线，第一导线设置在恒温恒速水槽中，第二导线与被测量温度传感器的测量端连接；本发明中的热响应时间的终止时刻由数据拟合计算得出；本发明能够在较低的记录仪表时间分辨力和较短的温度阶跃时间里，获得精确的温度传感器热响应时间。

技术领域

本发明涉及温度传感器热响应时间测量领域，具体涉及一种温度传感器热响应时间测量装置及方法。

背景技术

接触式温度传感器在测量温度变化较快的流体温度时，一般不能立刻反应被测温度，需要一定的时间才能达到热平衡状态，只有当温度传感器与被测流体达到热平衡时，传感器反应的温度值才是被测流体的温度，传感器的动态响应特性是指温度传感器的温度与被测介质温度增量之间的关系，在实际校准中，常用热响应时间来描述温度传感器对阶跃温度的响应，热响应时间是指流体温度出现阶跃变化时，温度传感器的输出温度变化到相当于该流体温度阶跃量的某个规定百分数时所需要的时间，如达到阶跃温度量的50%和90%所需要的时间，达到阶跃温度量的63.2%所需要的时间称为时间常数。

温度传感器动态响应校准过程，即传感器热响应时间测量过程主要包括：产生稳定的测量工况（稳定的速度场、温度场）；使温度传感器接受温度阶跃激励；由记录仪表采集被校传感器对阶跃的响应信号，计算出热响应时间。

在现有温度传感器热响应时间测量技术中，要求记录仪表的时间分辨力应优于待校准温度传感器时间常数的1%，同时要求温度阶跃的终止温度取10倍时间常数后的测量值，这对记录仪表的采集和存储性能要求较高，常用设备难以满足，此外，温度阶跃的初始时刻通常通过记录仪表上温度-时间信息读出，忽略了温度阶跃产生过程对温度传感器传热的影响。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明公开了一种温度传感器热响应时间测量装置及方法，温度阶跃的初始温度及终止温度在稳态下测得，记录仪表通过电平脉冲信号触发并作为温度阶跃的初始时间，热响应时间通过数据拟合计算得出。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种温度传感器热响应时间测量装置，包括恒温恒速水槽、支撑架、机械臂、记录仪、控温仪、热电阻温度计和电压稳压源，所述支撑架套装在所述恒温恒速水槽的上方，所述恒温恒速水槽的内侧贴合连接有筒体，所述筒体的底部中心位置处通过转轴连接有旋转叶片，其中所述旋转叶片的一端贯穿恒温恒速水槽的底部连接有第一齿轮，所述筒体的内壁一侧设置有热电阻温度计，且所述恒温恒速水槽的底部设置有第一电动机，其中所述第一电动机的输出端与第一齿轮啮合连接，所述筒体的外侧均匀环绕有加热线圈，其中所述加热线圈与筒体紧密贴合，所述加热线圈和热电阻温度计均与控温仪电性连接；

所述支撑架上安装设置有滚珠丝杠，所述滚珠丝杠的一端与支撑架通过转轴连接，且所述滚珠丝杠的另一端贯穿支撑架的一侧连接有手轮，所述机械臂对应滚珠丝杠的连接处设置有滚珠螺母座，所述机械臂的顶端连接有第二电动机，所述第二电动机的输出端设置有第二齿轮，所述第二齿轮的外侧设置有同步带，且所述机械臂的底端安装有同步座，其中所述同步座和第二电动机通过第二齿轮和同步带缠绕连接，所述同步座上安装有温度传感器，其中所述温度传感器通过引出线与记录仪上的采集通道电性连接；所述记录仪上的触发通道连接有第一导线和第二导线，且所述第一导线的另一端浸没在筒体的内侧，所述温度传感器的测量端通过第二导线与记录仪上的触发通道电性连接。

优选的，所述第一导线上串联有电压稳压源。

优选的，所述筒体的顶端开口位置处设置有内折边。

优选的，所述加热线圈的外侧填充有保温层，其中所述保温层为耐高温的岩棉材质。