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热阻式是应用最普遍的一类热流传感器
来源:传感器生产销售厂家 发布时间:2019年12月13日
  热阻式是应用最普遍的一类热流传感器。这类传感器的原理是:当有热流通过热流传感器时,在传感器的热阻层上产生了温度梯度,根据付立叶定律就可以得到通过传感器的热流密度。设热流矢量方向是与等温面垂直,如果温度为T和T+ΔT的两个等温面平行时,只要知道热阻层的厚度ΔX,导热系数λ,通过测到的温差ΔT就可以知道通过的热流密度。当用一对热电偶测量温差时,这个温差是与热流密度成正比的,温差的数值也与热电偶产生的电动势的大小成正比例,因此测出温差热电势就可以反映热流密度的大小。为了提高热流传感器的灵敏度,需要加大传感器的输出信号,因此就需要将众多的热电偶串联起来形成热电堆,这样测量的热阻层两边的温度信号是串连的所有热电偶信号的逐个叠加,信号大能反映多个信号的平均特性。热电堆是热阻式热流传感器的核心元件,也是其他辐射式热流传感器的核心元件。

  目前广泛使用的超薄热流传感器始于上世纪90年代中开始,利用大规模集成电路制造工艺:溅射或激光熔刻技术制造热电堆。一般使用聚酰亚胺薄膜封装保护。使各传感器特性之间一致性好,分辨率高,量程范围大,典型0.1s的响应时间,厚度小于0.4毫米,且有效抑制环境变化的影响。

  热流计的应用基本上可以分三种类型:一种是直接测量热流密度;一种是作为其他测量仪器的测量元件,如作为导热系数测定仪、热量计、火灾检测器、辐射热流计、太阳辐射计等仪器的检测元件;另一种是作为监控仪器的检测元件,例如将热流测头埋入燃烧设备的炉墙中监测炉衬的烧损情况等。

  热流测头应尽量薄,热阻要尽量小,被测物体的热阻应该比测头热阻大得多。被测物体为平面时采用板式测头,被泅物体为弯曲面时采用可挠式测头。可挠式测头弯曲过度也会对其标定系数有一定影响,因此测头弯曲半径不应小于50mm。另外,辐射系数对热流密度的测量也有影响,所以应采取徐色、贴箔等方法,使测头表面与被测物体表面辐射系数趋于一致。

  被测物体表面的放热状况与许多因素有关,在自然对流的情况下被测物体放热的大小与热流测点的几何位置有关。对于水平安装的均匀保温层圆形管道,保温层底部散热的热流密度最低,保温层侧面热流密度赂高于底部,保温层上部热流密度比下部和侧面均大得多。

  这种情况下,测点应选在管道上部表面与水平夹角约为45°处,此处的热流密度大致等于其截面上的平均值。在保温层局部受冷受热或者受室外气温、风速、日照等因素影响时,热流密度在管道截面上的分布更加复杂,测点应选在能反映管道截面上平均热流密度的位置,最好在同截面上选几个有代表性位置进行测量,与所得到的平均值进行比较,从而得到合适的测试位置。对于垂直平壁面和立管也可作类似的考虑,通过测试找出合适的测点位置。至于水平壁面,由于传热状况比较—致,测点位置的选择较为容易。

  热流测头表面为等温面,安装时应尽量避开温度异常点。有条件时,应尽量采用埋入式安装测头。测头表面与被测物体表面应接触良好,为此,常用胶液、石膏、黄油等粘贴测头,对于硅橡胶可挠式测头可以使用双面胶纸,这样不但可以保持良好接触,而且装拆方便。热流测头的安装应尽量避免在外界条件剧烈变化的情况下测量热流密度,不要在风天或太阳直射下测量,不能避免时可采取适当的挡风、遮阳措施。为正确评价保温层的散热状况,有条件时可采用多点测量和累积量测量,取其平均值.这样取得的效果更理想。使用热流计测量时,一定要热稳定后再读数。

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