[发明专利]一种在磁场下对不透明液态金属的速度与温度同步测量的装置及方法

说明书

本发明专利涉及液态金属的测量领域，且公开了一种在磁场下对不透明液态金属的速度与温度同步测量的装置及方法，解决了由于液态金属的不透明特性造成的速度测量困难的问题，并且在这基础上解决了对液态金属流场中速度与温度如何在空间与时间上同步测量问题。由于液态金属MHD流动的物理特性，不透明、具有化学腐蚀性且经常在高温下，和磁场的存在，精确测量液态金属MHD流动中的局部速度需要特殊的仪器。本发明专利利用两根热电偶丝制作的电势探针去测量在磁场的作用下液态金属流动切割磁感线产生感应电势，以此推算出液态金属的速度，并且通过热电偶丝本身的电信号得到同时刻同位置的温度信号，完成对液态金属速度与温度的同步测量。

技术领域

本发明属于测量技术领域，具体为一种在磁场下对不透明液态金属的速度与温度同步测量的装置及方法。

背景技术

由于液态金属MHD流动的物理特性(不透明、具有化学腐蚀性且经常在高温下)和磁场的存在，精确测量液态金属MHD流动中的局部速度需要特殊的仪器，由于液态金属的不透明特性，光学方法不能使用。热膜传感器仅限于液态汞，并且不能在超过100℃的流体温度下工作。皮托管受到液态金属凝固的困扰，只给出局部平均速度分量的值。所以市场上的大部分测量速度的仪器并不适用于液态金属的测量。

现有的测量技术存在以下缺陷：

1、由于液态金属的不透明特性，光学方法不能使用。

2、皮托管受到液态金属凝固的困扰，只给出局部平均速度分量的值。

3、超声多普勒测量方法受限于壁面附近的声波信号盲区。

4、目前市面上的没有速度与温度同步测量的手段。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提供一种在磁场下对不透明液态金属的速度与温度同步测量的装置及方法。解决了由于液态金属的不透明特性造成的速度测量困难的问题，并且在这基础上解决了对液态金属流场中速度与温度如何在空间与时间上同步测量问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种在磁场下对不透明液态金属的速度与温度同步测量的装置，包括传感器，所述传感器为热电偶，其中一根为正极，另一根为负极，其右侧为热电偶焊接点，焊接点采集电信号和温度信号，通过铜管信号屏蔽，使电势信号传递到信号采集卡接收端，通过对探头间距两根热电偶丝的间距L的测量以对两探头之间液态金属的速度进行计算。

优选的，所述传感器的材质为热电偶。

优选的，两根热电偶丝导出的4根电信号的接线方式为相同材质之间的电信号为速度信号，不同材质的信号为温度信号。

优选的，测量工质为导电流体。

优选的，所述磁场覆盖区采用电磁场或永磁铁实现。

优选的，焊接点采集到的电信号通过铜管进行信号屏蔽。

优选的，铜管在液态金属中外面涂有绝缘漆。

一种在磁场下对不透明液态金属的速度与温度同步测量的方法，包括以下步骤：

S1、利用该传感器能够记录局部电位梯度的分量，当满足与感应循环电流大小有关的要求时，利用外加磁场的大小和探针的间距来计算出局部的速度大小，

S2、使用热电偶丝制作电势探针的传感器能够在采集电势信号的同时得到同位置同时刻的温度信号，

S3、在采集电信号的过程中，对外界电信号进行屏蔽。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)、与采用超声多普勒速度测量手段相比，电势探针法所测量得到的速度在空间精度有很大的提高，超声多普勒测速的探头直径为8mm，电势探针的探头间距一般为2mm左右，是超声多普勒测速仪的1/4；