專利名稱：用于測量熱交換能力的傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于熱交換能力測量技術(shù)，主要提出一種用于測量熱交換能力的傳感器，該傳感器尤其適用于淬火介質(zhì)熱交換能力的測量。
在現(xiàn)有物體熱交換能力測量技術(shù)中，與本實用新型最接近的傳感器和測量方法有熱絲法和薄片傳感器法。熱絲法是利用浸在一定體積內(nèi)的被測介質(zhì)中的電阻絲，測量電阻絲熔斷時的最大電流值來度量熱交換能力(介質(zhì)的冷卻能力)，測量時，采用一定長度的鎳鉻電阻絲，浸在被測介質(zhì)中并通以電流，逐步增加電流值，直到電阻絲熔斷為止，將熔斷時的電流記錄下來，用電流的平方值來表示熱交換能力(冷卻能力)。這種方法所需設(shè)備簡單，但操作時影響因素較多，必須嚴(yán)格控制試驗條件。薄片傳感器是在鎳鉻合金帶上焊接熱電偶和測壓電極構(gòu)成，合金帶、熱電偶和電極都整體鑄在陶瓷體中，工作時使合金帶通以電流，測出帶工作段的溫度，電壓降和通過合金帶(加熱器)的電流，按照所得數(shù)據(jù)計算出熱通量和熱交換系數(shù)。這種方法由于在合金帶上焊接了一個熱電偶，這就使得焊接點的發(fā)熱條件和散熱條件不同于合金帶上其它部位，因而測得的溫度上合金帶的溫度，另外還存在熱損失問題。
本實用新型的目的即是提供一種測量高溫物體與周圍介質(zhì)熱交換能力用的傳感器，使其具有測量方便、迅速、準(zhǔn)確、靈敏度高的特點。
本實用新型提出的傳感器其技術(shù)特征為主要由一個電阻溫度系數(shù)大于5×10-4/℃的純金屬及其合金材料制成的發(fā)熱體，連接在發(fā)熱體兩端用以向其提供工作電源的導(dǎo)線，連接在發(fā)熱體兩端用以通過其測量發(fā)熱體兩端電壓的引線構(gòu)成。
發(fā)熱體在長度方向上具有均勻的等截面。
兩端供電導(dǎo)線向發(fā)熱體提供恒定電壓。
在恒溫測量時供電導(dǎo)線向發(fā)熱體提供可調(diào)節(jié)輸出電壓。
測量發(fā)熱體兩端電壓的引線也可連接在工作電源回路的導(dǎo)線上。
傳感器的工作原理當(dāng)在供電導(dǎo)線2兩端加上恒定電壓(直流或交流均可)時，電流經(jīng)供電導(dǎo)線流過發(fā)熱體，發(fā)熱體將電能轉(zhuǎn)換成熱能，使其溫度升高，同時向介質(zhì)中散熱，當(dāng)發(fā)熱體的發(fā)熱功率和向介質(zhì)中散熱的功率相等時，即達(dá)到了平衡，這時發(fā)熱體的溫度T，發(fā)熱體兩端的電壓降U和經(jīng)過它的電流I為恒定值，測出U和I，根據(jù)U和I計算功率P＝I·U，熱通量q＝P/S，溫度T由方程U/I＝R0(1+α1T+α2T2)解出。
本實用新型傳感器在使用中接通電源到發(fā)熱體的發(fā)熱功率與散熱功率相等所需要的時間小于1秒鐘，在同一種介質(zhì)中進(jìn)行多次測量數(shù)據(jù)誤差均小于1％，具有測量迅速、方便、準(zhǔn)確、靈敏度高的特點，使用該傳感器同時能實現(xiàn)對介質(zhì)冷卻能力進(jìn)行控制。
實施例附

圖1為本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖2為進(jìn)行測量時的示意圖。
如附圖所示傳感器由發(fā)熱體1、連接在發(fā)熱體1兩端的供電導(dǎo)線2和測量發(fā)熱體1兩端電壓降的引線3構(gòu)成，發(fā)熱體1選用具有較大電阻溫度系數(shù)的材料，如鐵、銅、鉬、鎢、鉭、鋰等工業(yè)用純金屬及其合金材料制成，在長度方向上具有均勻的橫截面，如圓截面的絲狀，矩形截面的片狀等，引線3可接在發(fā)熱體的端點上，也可以接在導(dǎo)線2上。導(dǎo)線2與發(fā)熱體的接點以及引線3與導(dǎo)線2的接點，或引線3與發(fā)熱體的接點的外表面加有一層絕緣層(當(dāng)介質(zhì)導(dǎo)電性能很差時可以不要絕緣層，當(dāng)介質(zhì)具有一定導(dǎo)電性時，加絕緣層可以減小通過介質(zhì)的電流，減小測量誤差)。發(fā)熱體1的局部或全部表面可涂上或沉積上一層與發(fā)熱體的材料不同的覆蓋層，由此可模擬不同表面與介質(zhì)的熱交換能力。
使用時自耦變壓器5提供220V交流電源，在發(fā)熱體的電源回路中接入電流表7測得電流，在發(fā)熱體兩端引線間接入電壓表6測得發(fā)熱體兩端電壓，并由P(電功率)＝I·U得出發(fā)熱體的電功率；由q(熱通量)＝P/S得出發(fā)熱體的熱通量，其中S為發(fā)熱體與介質(zhì)之間的界面面積。發(fā)熱體的溫度T由方程U/I＝R0(1+α1T+α2T2)解出；其中R0為T＝0時的電阻，α1α2為與發(fā)熱體材料性質(zhì)有關(guān)的常數(shù)；在多數(shù)情況下α2＝0，這時T＝(U/I R0-1)/α1。
發(fā)熱體的熱交換系數(shù)α由α＝q/(T-Tm)得出，其中Tm為介質(zhì)的平均溫度。
權(quán)利要求1.一種用于測量熱交換能力的傳感器，本實用新型的特征是主要由一個電阻溫度系數(shù)大于5×10-4/℃的純金屬及其合金材料制成的發(fā)熱體(1)，連接在發(fā)熱體(1)兩端用以向其提供工作電源的導(dǎo)線(2)，連接在發(fā)熱體(1)兩端用以通過其測量發(fā)熱體兩端電壓的引線(3)構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于測量熱交換能力的傳感器，其特征是發(fā)熱體(1)在長度方向上具有均勻的等截面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于測量熱交換能力的傳感器，其特征是測量發(fā)熱體(1)兩端電壓的引線(3)可連接在發(fā)熱體工作電源回路的導(dǎo)線(2)上。
專利摘要本實用新型屬于熱交換能力測量技術(shù),其傳感器主要由一個電阻溫度系數(shù)大于5×10
文檔編號G01N25/18GK2296006SQ9721547
公開日1998年10月28日 申請日期1997年5月1日 優(yōu)先權(quán)日1997年5月1日
發(fā)明者王順興 申請人:洛陽工學(xué)院