专利名称：贯穿式火焰温度传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种传感器，尤其是一种用于测量发动机气缸及其他热力容器火焰温度的贯穿式火焰温度传感器。
背景技术：
发动机气缸中的传热是内燃机发展及研究中的一个重要方面，至今对其还没有一个完整清晰的认识，一些缸内传热现象还无法阐述清楚，这主要是常规的缸内传热研究中不涉及缸内壁面边界层中的传热。但是边界层中的传热对缸内传热却起着十分重要的影响。
在现有对发动机气缸中的传热测量技术中，对于火焰温度测量方面的报道很少，仅有的资料表明，在国外已有的测量传感器中，表面热电偶(如美国的MEDTHEM生产的传感器)可以测量瞬态温度；贯穿式热电偶(如英国Ricardo公司生产的传感器)可以移动地测量温度，但它们都不能测量火焰温度；已有的光纤传感器可以测量火焰温度，但是却不能进行移动地测量。
发明内容
本实用新型的目的在于克服以上测量传感器在进行温度测量中出现的不足，设计一种既可以移动又可以进行火焰温度测量的传感器，即可以测量发动机气缸内或其他热力容器中的火焰温度的贯穿式火焰温度传感器。
为了达到这个目的，本实用新型选择了利用光学二色法原理制成光纤传感器，光纤传感器测量技术比较简单，使用比较方便，而且其测量火焰温度时没有滞后，可以方便、简洁地通过测量得到发动机气缸沿壁面法向方向不同位置处的火焰温度。
本实用新型的目的通过以下技术方案得以实现本实用新型包括有传感装置和微调机构，其中传感装置包括有光学纤维；其特点之一在于微调机构的活动标尺套装在固定标尺上，并与之间隙配合，螺母置于活动标尺的上方，与活动标尺的孔相通；本实用新型的另一特点在于该传感器还包括有导向装置，导向装置由导向杆和定位套筒组成，导向杆的上端与微调机构通过螺母和活动标尺固接在一起，导向杆的中段通过螺纹与固定标尺连接在一起，定位套筒与固定标尺通过螺纹相连；传感装置还包括镜片、紧固螺帽和垫片，紧固螺帽将装在导向杆下部的垫片和镜片通过螺纹固定在导向杆的下端；在紧固螺帽的底部开有一小于镜片的孔并与导向杆相通；光学纤维与导向杆的下端平齐并从导向杆的上端伸出，其伸出部分被均匀地分成两股；镜片为蓝宝石镜片或其它透光性好的镜片。
当传感器在发动机缸内工作时，为了使光信号能够传送到发动机气缸外，使用了空心的导向杆，光学纤维可以通过导向杆被引到发动机气缸外。在对柴油机缸内燃烧火焰温度的测量中，本实用新型使用了微调机构，该微调机构的活动标尺通过螺母和导向杆紧固在一起，固定标尺通过螺纹和定位套筒连接，同时固定标尺内部和导向杆用螺纹连接；当旋转活动标尺时，导向杆沿其轴向方向移动，同时带动传感器沿壁面法向方向移动。
本实用新型可以方便地测量发动机气缸及其他热力容器内近固体壁面沿壁面法向方向不同位置处的火焰温度，其具有结构简单、使用方便、没有滞后、测量准确度高的特点。
图1为本实用新型的整体机构图；图2为本实用新型的传感装置1的内部结构剖视图；图3为本实用新型的导向装置2的导向杆4的内部结构剖视图；图4为本实用新型的导向装置2的定位套筒5的内部结构剖视图；图5为本实用新型的微调机构3的内部剖视图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作更详细的说明。
参见图1，本实用新型包括有传感装置1、导向装置2和微调机构3三部分；传感装置1的上端和导向装置2的下端通过螺纹连接，导向杆4的上端通过螺母8和微调机构3的活动标尺7紧固在一起，定位套筒5的一端通过螺纹和微调机构3的固定标尺6连接，另一端通过螺纹和被测量部件连接，光纤9装在导向杆4中并由导向杆4引出。
参见图2，在发动机缸内气体的传热是很复杂，既有对流换热，又有辐射换热，其中辐射又包括气体辐射和火焰辐射，为了隔绝对流换热，本实用新型在导向杆4的前端加设了蓝宝石镜片11，因为蓝宝石镜片可以很好地透过光线；导向杆4中间的光学纤维9通过高温胶粘贴在导向杆4的内部，在光学纤维9的引出端，将光学纤维9均匀地分为两股，很好地起到分光的效果。传感装置1前端的紧固螺帽10将蓝宝石镜片11和垫片12与导向杆4连接；紧固螺帽10的底部开有一小于蓝宝石镜片11的孔形成一窗口，该窗口可以隔绝对流换热，光透过蓝宝石窗口照射在导向杆4内的光纤9上，形成光信号，再通过测量系统转换为电信号。
参见图3，本实用新型导向部分2的导向杆4为一空心金属材料圆杆，其上端加工有凸台和螺纹，可以通过螺母8与微调机构3的活动标尺7紧固在一起，其下端也加工有凸台和螺纹，可以与金属紧固螺帽10紧固在一起，导向杆4的中上部加工有螺纹可以和微调机构3的固定标尺6连接在一起。
参见图4，本实用新型的导向装置2的定位套筒5是一金属材料空心圆柱体，其内部上端和下端都加工有螺纹，上端可以通过螺纹和微调机构3的固定标尺6连接，下端可以通过螺纹和被测量部件连接。
参见图5，微调机构3是由固定标尺6、活动标尺7及螺母8组成。固定标尺6是一金属材料空心圆柱体，在固定标尺6的内壁加工有螺纹，可以与导向装置2的导向杆4上部的螺纹配合，固定标尺6的下端加工有凸台和螺纹，在使用时和定位套筒5紧固在一起，活动标尺7与固定标尺6套装在一起，它们之间的配合为间隙配合，活动标尺7的上部通过螺母8与导向杆4上部的凸台和螺纹连接在一起，使活动标尺7和导向杆4及螺母8紧固在一起。
本实用新型的工作过程为将本实用新型从发动机气缸盖外部插入缸盖，使传感装置1的前端面处于发动机缸内近壁面流体层内，然后将光学纤维9的输出端分为两个分叉，分别经干涉滤光片、光电倍增管接到数据采集仪的输入端；发动机运行时，缸内燃烧火焰的光线经传感器9的蓝宝石镜片11入射到光纤9的入射端上，经全反射后从光纤9的另一端射出，经干涉滤光片进入光电倍增管，转换为电压信号，该信号利用数据采集仪采集和显示。由于采用光学原理，该传感器响应很快，基本不存在滞后，因此输出的是一个没有滞后的瞬态信号。当测量完一个位置处的信号时，旋转微调机构3的活动标尺7可以调节传感装置1的位置，使传感装置1沿传感装置1的轴线方向移动，达到安装一次即可采集和测量到不同流层火焰温度的目的。
本实用新型结构简单，使用方便，测量火焰温度时没有滞后，可以方便、简洁地通过测量得到发动机气缸沿壁面法向方向不同位置处的火焰温度，满足了两方面的要求1).可以测量发动机气缸内的火焰温度；2).安装一次可以通过旋转微调机构的活动标尺移动传感装置测得沿壁面不同位置处的火焰温度。
权利要求1.一种贯穿式火焰温度传感器，包括有传感装置(1)和微调机构(3)，其中传感装置(1)包括光学纤维(9)，其特征在于微调机构(3)的活动标尺(7)套装在固定标尺(6)上，并与之间隙配合，螺母(8)置于活动标尺(7)的上方；该传感器还包括有导向装置(2)，导向装置(2)由导向杆(4)和定位套筒(5)组成，导向杆(4)的上端与微调机构(3)通过螺母(8)和活动标尺(7)固接在一起，导向杆(4)的中段通过螺纹与固定标尺(6)连接在一起，定位套筒(5)与固定标尺(6)通过螺纹相连；该传感装置(1)还包括镜片(11)、紧固螺帽(10)和垫片(12)，紧固螺帽(10)将装在导向杆(4)下部的垫片(12)和镜片(11)通过螺纹固定在导向杆(4)的下端。
2.根据权利要求1所述的贯穿式火焰温度传感器，其特征在于在紧固螺帽(10)的底部开有一小于镜片(11)的孔并与导向杆(4)相通。
3.根据权利要求1所述的贯穿式火焰温度传感器，其特征在于光学纤维(9)与导向杆(4)的下端平齐并从导向杆(4)的上端伸出，其伸出部分被均匀地分成两股。
4.根据权利要求1所述的贯穿式火焰温度传感器，其特征在于所说的镜片(11)为蓝宝石镜片或其它透光性好的镜片。
专利摘要火焰温度传感器是一种可以移动地测量火焰温度的贯穿式传感器，其依据光学二色法原理制成，由传感装置1，导向装置2和微调机构3组成；其中导向装置1将传感装置2和微调机构3连接在一起，微调机构3可以使传感器沿壁面法线方向移动。传感器前端的蓝宝石窗口，可以隔绝对流换热，光透过蓝宝石窗口照射在导向杆4内的光纤9上，形成光信号，再通过测量系统转换为电信号，最后达到测量沿壁法向不同位置处的火焰温度的目的，具有设计新颖，结构简单，方便实用的特点。贯穿式火焰温度传感器可适用于沿壁面法向方向不同位置处火焰温度的测量。
文档编号G01J5/00GK2697624SQ20042004147
公开日2005年5月4日 申请日期2004年1月30日 优先权日2004年1月30日
发明者潘克煜, 李建国, 马震 申请人:西安交通大学