一种用于辐射热流测量的标准热流传感器制造技术

本发明专利技术公开了一种用于辐射热流测量的标准热流传感器，属于辐射热流测量技术领域，组成包括外壳、热沉、第一吸收腔、第一热电堆以及光阑，其中，光阑固定安装于外壳的开口一侧，且光阑设置有光阑孔；热沉固定安装于外壳内部，且热沉设置有用于降温的水冷槽道；第一吸收腔为敞口锥壳结构，其敞口沿朝向光阑孔的方向同轴套设于热沉一端的内腔，且第一吸收腔的内壁面与外壁面之间埋设有能够与电源电连接的电加热丝；第一热电堆的热端与第一吸收腔的敞口端抵接，冷端与热沉抵接；光阑孔用于透射辐射热流，第一吸收腔的内壁吸收辐射热流的热量，第一热电堆输出与温差对应的热电势。该标准热流传感器能够准确地对工作用辐射热流传感器进行标准校定。进行标准校定。进行标准校定。

【技术实现步骤摘要】
一种用于辐射热流测量的标准热流传感器


[0001]本专利技术属于辐射热流测量
，具体涉及一种用于辐射热流测量的标准热流传感器。

技术介绍

[0002]辐射热流测量广泛应用于我国航天飞行器、武器型号研制过程中，比如：在型号飞行遥测、地面火箭发动机试车等研制过程中，会应用到大量的辐射热流传感器进行飞行器表面承受热流、发动机尾焰热流的测量，以为型号研制提供数据。
[0003]为了保证热流传感器测量的准确可靠，需要设计热流标准装置进行辐射热流传感器的校准溯源，以对工作用辐射热流传感器进行校准标定。
[0004]传统地，使用圆箔式热流传感器作为标准热流传感器对工作用辐射热流传感器进行校准标定，但是，圆箔式热流传感器随着测量时间变长，其热沉温度升高，不能维持参考温度的温定，会影响测量结果，因此圆箔式热流传感器仅能实现短时辐射热流测量；另外，由于圆箔式热流传感器为面型热流吸收结构，吸收率一般为0.9左右，不能准确测量辐射热流数据。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提出了一种用于辐射热流测量的标准热流传感器，其通过锥壳状的吸收腔提高辐射热流的吸收率，通过设置水冷槽道使热沉始终保持稳定的参考温度，能够准确地对工作用辐射热流传感器进行标准校定。
[0006]本专利技术采用以下技术方案：
[0007]一种用于辐射热流测量的标准热流传感器，包括外壳、热沉、第一吸收腔、第一热电堆以及光阑；
[0008]所述光阑固定安装于所述外壳的开口一侧，且所述光阑设置有光阑孔；r/>[0009]所述热沉固定安装于所述外壳内部，且所述热沉设置有用于降温的水冷槽道；
[0010]所述第一吸收腔为敞口锥壳结构，其敞口沿朝向所述光阑孔的方向同轴套设于所述热沉一端的内腔，且所述第一吸收腔的内壁面与外壁面之间埋设有能够与电源电连接的电加热丝；
[0011]所述第一热电堆的热端与所述第一吸收腔的敞口端抵接，冷端与所述热沉抵接；
[0012]所述光阑孔用于透射辐射热流，所述第一吸收腔的内壁面吸收辐射热流的热量，在所述第一热电堆的热端与冷端之间产生温差，所述第一热电堆输出与所述温差对应的热电势。
[0013]进一步地，所述第一吸收腔包括基底层、涂黑层以及镀金层；
[0014]所述基底层的内壁面设置有涂黑层，用于吸收辐射热流，外壁面设置有镀金层，用于反射杂散热流，且所述加热丝埋设于所述基底层。
[0015]进一步地，所述基底层为纯银材质。
[0016]进一步地，上述标准热流传感器还包括保温层；
[0017]所述保温层夹设于所述基底层与所述涂黑层或所述基底层与所述镀金层之间，用于阻止所述第一吸收腔向外辐射热量。
[0018]进一步地，所述保温层为镀铝聚酸亚胺薄膜。
[0019]进一步地，所述第一吸收腔的敞口端设置有第一环状凸缘；
[0020]所述第一热电堆包括第一环状绝缘骨架以及固定缠绕于所述第一环状绝缘骨架的第一串联热电偶；
[0021]所述第一环状绝缘骨架夹设于所述第一环状凸缘与所述热沉靠近所述光阑孔的端面之间；
[0022]所述第一串联热电偶的热端夹设于所述第一环状绝缘骨架与所述第一环状凸缘之间，所述第一串联热电偶的冷端夹设于所述第一环状绝缘骨架与所述热沉靠近所述光阑孔的端面之间。
[0023]进一步地，所述第一环状绝缘骨架为尼龙材质。
[0024]进一步地，上述标准热流传感器还包括第二吸收腔与第二热电堆；
[0025]所述第二吸收腔的结构与所述第一吸收腔的结构相同，其敞口沿背离所述光阑孔的方向同轴套设于所述热沉另一端的内腔；
[0026]所述第二热电堆的热端与所述第二热沉抵接，冷端与所述第二吸收腔抵接，使所述第一热电堆与所述第二热电堆反接；
[0027]从所述第一热电堆的热端与所述第二热电堆的冷端之间输出热电势，用于抵消所述热沉的温漂对所述热电势的影响。
[0028]进一步地，所述光阑孔的内壁面进行抛光处理，用于增大所述光阑孔的内壁面对辐射热流的反射率。
[0029]进一步地，所述光阑的外表面采用抛光工艺，用于增大所述光阑的外表面对辐射热流的反射率。
[0030]有益效果：
[0031](1)热沉设置有用于降温的水冷槽道，第一吸收腔为敞口锥壳结构，其敞口沿朝向光阑孔的方向同轴套设于热沉一端的内腔，且第一吸收腔的内壁面与外壁面之间埋设有能够与电源电连接的电加热丝，第一热电堆的热端与第一吸收腔抵接，冷端与第一热沉抵接，如此，辐射热流透过光阑孔被第一吸收腔的内壁面吸收，会在第一热电堆的热端与冷端之间产生温差，进而第一热电堆输出与温差对应的热电势，而根据热电等效原理，能够通过电加热丝产生热量，使第一热电堆输出相等的热电势，进而获得辐射热流的大小，完成对工作用辐射热流传感器的校准标定的作用，结构简单紧凑，使用方便。
[0032]而且，第一吸收腔的锥壳结构能够提高辐射热流的吸收率，水冷槽道中通入冷却水，能使热沉保持参考温度的恒定，提高了该标准热流传感器对辐射热流测量的精度。
[0033](2)第一吸收腔的基底层的内壁面设置涂黑层，能够提高辐射热流的吸收率，外壁面设置镀金层，能够反射杂散热流，使辐射热流测量的精度更高。
[0034](3)基底层为纯银材质，具有优良的导热性能，能使电加热丝产生的热量快速均匀地在第一吸收腔上分布，提高电加热产生的热量的测量精度，进而保证通过热电等效原理，能够精确地得到辐射热流量。
[0035](4)保温层夹设于基底层与涂黑层或基底层与镀金层之间，能够阻止第一吸收腔向外辐射热量，提高了辐射热流测量的精度。
[0036](5)第二吸收腔的结构与第一吸收腔的结构相同，且与第一吸收腔对称设置，第一热电堆与所述第二热电堆反接，当热沉有温度漂移时，第一热电堆输出变化与第二热电堆的输出变化相互抵消，避免了热沉温度漂移对辐射热流测量结果的影响，提高了辐射热流测量的精度。
[0037](6)光阑孔的内壁面进行抛光处理，能够增大光阑孔的内壁面对辐射热流的反射率，提高辐射热流测量的精度。
[0038](7)光阑的外表面采用抛光工艺，能够增大光阑的外表面对辐射热流的反射率，降低该标准辐射热流传感器在使用过程中的外表面吸热，降低向水冷槽道供冷却水的水冷系统的压力。
附图说明
[0039]图1为本专利技术实施例提供的一种用于辐射热流测量的标准热流传感器的装配结构示意图；
[0040]图2为图1中第一吸收腔的结构示意图；
[0041]其中，1
‑
第一热电堆，2
‑
光阑，3
‑
光阑孔，4
‑
第一吸收腔，5
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外壳，6
‑
第二热电堆，7
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第二吸收腔，8
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热沉，9
‑
水冷管路，10
‑
水冷槽道，11
‑
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于辐射热流测量的标准热流传感器，其特征在于，包括外壳、热沉、第一吸收腔、第一热电堆以及光阑；所述光阑固定安装于所述外壳的开口一侧，且所述光阑设置有光阑孔；所述热沉固定安装于所述外壳内部，且所述热沉设置有用于降温的水冷槽道；所述第一吸收腔为敞口锥壳结构，其敞口沿朝向所述光阑孔的方向同轴套设于所述热沉一端的内腔，且所述第一吸收腔的内壁面与外壁面之间埋设有能够与电源电连接的电加热丝；所述第一热电堆的热端与所述第一吸收腔的敞口端抵接，冷端与所述热沉抵接；所述光阑孔用于透射辐射热流，所述第一吸收腔的内壁面吸收辐射热流的热量，在所述第一热电堆的热端与冷端之间产生温差，所述第一热电堆输出与所述温差对应的热电势。2.如权利要求1所述的一种用于辐射热流测量的标准热流传感器，其特征在于，所述第一吸收腔包括基底层、涂黑层以及镀金层；所述基底层的内壁面设置有涂黑层，用于吸收辐射热流，外壁面设置有镀金层，用于反射杂散热流，且所述加热丝埋设于所述基底层。3.如权利要求2所述的一种用于辐射热流测量的标准热流传感器，其特征在于，所述基底层为纯银材质。4.如权利要求3所述的一种用于辐射热流测量的标准热流传感器，其特征在于，还包括保温层；所述保温层夹设于所述基底层与所述涂黑层或所述基底层与所述镀金层之间，用于阻止所述第一吸收腔向外辐射热量。5.如权利要求4所述的一种用于辐射热流测量的标准热流传感器，其特征在于，所述保温层为镀铝聚酸亚胺薄膜。6.如权利要求1－5任一项所述的一种用于辐射热流...

【专利技术属性】
技术研发人员：王阔传，孙富韬，李文峰，卢超，徐辉，张晓菲，孟祥军，吴佳灵，刘溢，李小广，薛凯冰，张奇，
申请(专利权)人：北京航天计量测试技术研究所，
类型：发明
国别省市：