一种流体管道用集成式测温结构及封装方法技术

本发明专利技术提供一种流体管道用集成式测温结构及封装方法，包括管道凸台一体化结构、安装结构和测温组件，管道凸台一体化结构包括管道和凸台，凸台设在管道侧壁上，凸台上设有安装孔，安装孔和管道相连通，安装结构包括中部流通口，中部流通口上设有凹槽，中部流通口能够穿设安装孔安装结构上设有贯穿中部流通口的第一插孔，测温组件包括殷钢毛细管、纳米铜悬浊液和光纤光栅，殷钢毛细管穿设第一插孔，光纤光栅穿设殷钢毛细管且两端与殷钢毛细管密封，光纤光栅的栅区设在凹槽内，纳米铜悬浊液设在光纤光栅的外壁和殷钢毛细管的内壁之间，当流体流经管道时，流体能够与殷钢毛细管接触，封装效果好、测温范围广、响应快、测量稳定性和可靠性高。性和可靠性高。性和可靠性高。

【技术实现步骤摘要】
一种流体管道用集成式测温结构及封装方法


[0001]本专利技术涉及管道测温
，具体涉及一种流体管道用集成式测温结构及封装方法。

技术介绍

[0002]在目前的航空用或其他管道中常使用铂电阻、热电偶等测温元件来测量管道流体温度，由于电阻存在散热、电流热效应以及管道路径可能会影响电阻完全浸入等问题，使得在精确测量流体温度时，会影响结果准确性。另外，这些传统的电类测温元件往往需要直接插入在管内，流体正面的冲击作用对测温元件的寿命提出了巨大的考验。而光纤光栅由于体积小、波长选择性好、不受非线性效应影响等优点在光纤传感领域有着广阔的应用前景。其中，光纤光栅测温元件是一种通过外界环境温度引起光纤光栅中心波长移动从而获取传感信息的检测装置。由于它灵敏度高、体积小、耐腐蚀、抗电磁辐射等优点，使得其制造技术不断完善，已经被广泛应用。
[0003]现有的管道用温度测试结构多是将测温元件直接插入管道中。测温元件多为铂电阻、热电偶等，结构体积较大且设计复杂，难以适用于小管径的管道。而目前常用的光纤光栅测温元件大多数也采用直接插入到管道中的侵入式方法，管内流体的直接冲击会使测温结果不可靠；非侵入式的测温结构也被广泛研究，但是传统的通过将测温元件固定在管壁测温的方式受外界环境因素影响极大，管内外温度间的联系复杂，管外壁的温度难以完全反映管内流体温度，并且响应时间比较长难以适用于大多数测温场合。
[0004]上述中的相关技术方案存在以下缺陷，电类测温元件难以避免电磁干扰问题。且这些测温元件多数采用直接插入管道内的安装方式，影响管内流体的正常流动特性，其安装位置处会出现很多漩涡，影响测量准确性和使用寿命。而简单的保护套管封装的光纤光栅温度传感器会由于光纤光栅对应变和温度同时敏感，直接侵入管道进行测温，测温元件会受到流体冲击作用，不仅会引起光纤光栅应变，进而存在温度和应变的解耦问题，还会造成测温元件损坏。而目前常用的光纤光栅制成的测温元件也都疏于结合管道流体冲击作用的影响，大多数采用将测温元件直接插入到管道中，这种方式不仅会对测温元件的使用寿命带来极大的影响，流体冲击带来的结构应变也会传递到光纤光栅上，不可避免得需要结合应变与温度的解耦算法，为测温的准确性带来了不确定因素。而非侵入测温的方法响应时间长，速度慢，对环境温度的依赖性极强，易被干扰，测得的温度精准性差。

技术实现思路

[0005]为了防止测温元件直接受管内流体的正面冲击作用造成的测温元件稳定性和可靠性差的问题，同时尽量提高温度的响应速度。本申请提供一种流体管道用集成式测温结构，具备封装效果好、测温范围广、响应快、测量稳定性和可靠性高等优点，解决传统的侵入式测温结构受流体冲击振动大、稳定性差，以及非侵入式测温结构响应慢，测温准确度低等问题。
[0006]本专利技术提供的一种流体管道用集成式测温结构，包括管道凸台一体化结构、安装结构和测温组件，所述管道凸台一体化结构包括管道和凸台，所述凸台设在所述管道侧壁上，所述凸台上设有安装孔，所述安装孔和所述管道相连通，所述安装孔的轴心线方向和所述管道的轴心线方向垂直且间隔一定距离，所述安装结构包括中部流通口，所述中部流通口上设有凹槽，所述中部流通口能够穿设所述安装孔使得所述凹槽面向所述管道且与所述管道相连通，所述安装结构上设有贯穿所述中部流通口的第一插孔，所述测温组件包括殷钢毛细管、纳米铜悬浊液和光纤光栅，所述殷钢毛细管穿设所述第一插孔，所述光纤光栅无涂覆层，所述光纤光栅穿设所述殷钢毛细管，所述殷钢毛细管的两端与所述光纤光栅密封，所述光纤光栅的栅区设在所述凹槽内，所述纳米铜悬浊液设在所述光纤光栅的外壁和所述殷钢毛细管的内壁之间，当流体流经所述管道时，流体能够与所述殷钢毛细管接触，进而将温度传递给设在所述凹槽内的所述光纤光栅的栅区，进行测温。
[0007]进一步地，所述安装结构还包括螺栓头部，所述螺栓头部设在所述中部流通口的一端，所述螺栓头部的直径大于所述中部流通口一端的直径，所述螺栓头部抵靠在所述凸台上。
[0008]进一步地，所述安装结构还包括螺栓尾部，所述螺栓尾部设在所述中部流通口的另一端，所述螺栓尾部通过锁紧件锁紧，所述锁紧件抵靠在所述凸台上能够对所述中部流通口进行进一步固定。
[0009]进一步地，所述螺栓尾部设有外螺纹，所述锁紧件包括锁紧套筒和锁紧旋钮，所述锁紧旋钮设在所述锁紧套筒的一端，锁紧套筒上设有内螺纹，所述内螺纹与所述外螺纹相匹配。
[0010]进一步地，所述锁紧旋钮上设有第二插孔，所述第二插孔的直径小于所述第一插孔的直径，所述光纤光栅的一端自所述第一插孔向所述第二插孔穿出，所述光纤光栅通过光纤尾纤与光纤跳线固连，所述殷钢毛细管抵靠在所述锁紧旋钮上。
[0011]进一步地，所述中部流通口两端均设有密封槽，所述密封槽上设有密封圈。
[0012]进一步地，所述光纤光栅的栅区长度为3mm，所述殷钢毛细管内的所述光纤光栅无涂覆层。
[0013]进一步地，所述殷钢毛细管内径的范围为0.16mm
‑
0.2mm。
[0014]进一步地，所述纳米铜悬浊液通过真空吸笔吸入光纤光栅的外壁和殷钢毛细管的内壁之间。
[0015]一种流体管道用集成式测温结构的封装方法，包括：
[0016]步骤1、将光纤光栅穿设殷钢毛细管，在光纤光栅两端施加预紧力保证光纤光栅分布在殷钢毛细管轴心线上；
[0017]步骤2、将纳米铜悬浊液使用真空吸笔吸入殷钢毛细管的内壁与光纤光栅间的外壁之间；
[0018]步骤3、殷钢毛细管的两端与光纤光栅密封；
[0019]步骤4、将殷钢毛细管穿设中部流通口的第一插孔，将中部流通口穿设安装孔使得中部流通口的凹槽面向管道且与管道相连通。
[0020]与现有技术相比，本专利技术具有以下优点和有益效果：
[0021]1.本专利技术所述的一种流体管道用集成式测温结构及封装方法，代替原有的管道集
成在管路系统中，实现附加质量最小化的测温结构，可实现在安装空间有限的航空管道内测温；
[0022]2.本专利技术所述的一种流体管道用集成式测温结构及封装方法，将测温组件安装在远离管道中心的位置，防止管内流体对测温组件正面冲击带来的寿命衰减；
[0023]3.本专利技术所述的一种流体管道用集成式测温结构及封装方法，将测温组件安装在管道侧面一体化设计的凸台中，且测温组件的安装方向与管内流体进出口方向垂直，保证了测温组件直接和同时的接触流体，保证了测量的稳定性、准确性和均匀性；
[0024]4.本专利技术所述的一种流体管道用集成式测温结构及封装方法，将光纤光栅封装在低热膨胀系数的殷钢毛细管中，减小了应变与温度对光纤光栅的耦合响应；
[0025]5.本专利技术所述的一种流体管道用集成式测温结构及封装方法，设计的集成式测温结构尺寸小、重量轻，使得管道系统的附加质量大大减小，能在安装空间较小的管路系统内使用；
[0026]6.本专利技术所述的一种流体管道用集成式测温结构及封装方法，本专利技术设计的流体管道用集成式测温结本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种流体管道用集成式测温结构，其特征在于：包括管道凸台一体化结构、安装结构和测温组件，所述管道凸台一体化结构包括管道和凸台，所述凸台设在所述管道侧壁上，所述凸台上设有安装孔，所述安装孔和所述管道相连通，所述安装孔的轴心线方向和所述管道的轴心线方向垂直且间隔一定距离，所述安装结构包括中部流通口，所述中部流通口上设有凹槽，所述中部流通口能够穿设所述安装孔使得所述凹槽面向所述管道且与所述管道相连通，所述安装结构上设有贯穿所述中部流通口的第一插孔，所述测温组件包括殷钢毛细管、纳米铜悬浊液和光纤光栅，所述殷钢毛细管穿设所述第一插孔，所述光纤光栅无涂覆层，所述光纤光栅穿设所述殷钢毛细管，所述殷钢毛细管的两端与所述光纤光栅密封，所述光纤光栅的栅区设在所述凹槽内，所述纳米铜悬浊液设在所述光纤光栅的外壁和所述殷钢毛细管的内壁之间，当流体流经所述管道时，流体能够与所述殷钢毛细管接触，进而将温度传递给设在所述凹槽内的所述光纤光栅的栅区，进行测温。2.根据权利要求1所述的流体管道用集成式测温结构，其特征在于：所述安装结构还包括螺栓头部，所述螺栓头部设在所述中部流通口的一端，所述螺栓头部的直径大于所述中部流通口一端的直径，所述螺栓头部抵靠在所述凸台上。3.根据权利要求1所述的流体管道用集成式测温结构，其特征在于：所述安装结构还包括螺栓尾部，所述螺栓尾部设在所述中部流通口的另一端，所述螺栓尾部通过锁紧件锁紧，所述锁紧件抵靠在所述凸台上能够对所述中部流通口进行进一步固定。4.根据权利要求3所述的流体管道用集成式测温结构，其特征在于：所述螺栓尾部设有外螺纹，所述锁紧件包括锁紧套筒和锁紧...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘明尧，杨雪丽，宋涵，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：