气冷式高温温度传感器的制作方法

本发明涉及一种气冷式高温温度传感器，适用于1800℃以下高温气流温度测量，具有较高的测温准确度，属于航空、航天试验等气流温度测量领域。

背景技术：

目前用于测量高温气流温度所用的传感器，分为干烧式和冷却式两类。干烧式传感器的外壳大多采用新型复合材料整体烧制而成，加工生产成本较高，且结构多样性较差；冷却式传感器外壳多数由普通金属制成，多数采用对外壳水冷却的方式降低外壳温度，从而提高传感器在高温环境的使用时间，结构较为复杂，由于外壳温度远低于环境温度，增加了测温的误差。气冷式高温温度传感器属于冷却式传感器的一种，其设计的气流通道无需密封，外壳结构简单易加工，采用大长径比设计铂铱合金作为屏蔽罩，大大减小了综合测温误差，可方便有效的用于1800℃环境的气流温度测量。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决高温温度传感器测温误差和结构复杂的问题，设计了一种气冷式高温温度传感器，可适用于1800℃的气流温度测量。

本发明的目的是通过以下技术解决方案实现的。

气冷式高温温度传感器，包括外壳、热电偶、屏蔽罩、绝缘套管、安装法兰与出线座。连接关系为：屏蔽罩与外壳焊接后，热电偶穿入绝缘套管一同装入屏蔽罩和外壳，在绝缘套管和外壳之间填充高温密封胶，用于固定和密封；外壳与安装法兰之间由凹槽定位后焊接，安装法兰与出线座也通过凹槽定位后焊接。

气冷式高温温度传感器的工作过程为：气冷式高温温度传感器采用法兰安装于待测温度的试验环境内，保证热电偶测点正对气流方向；使用气源(空压机、气瓶等)向出线座的排气孔引气，将出线座中引出的热电偶导线连接至采集系统，即可测得待测气流温度，根据实际使用状况进行数据处理和应用。

气冷温度传感器的外壳采用普通高温合金材料加工，设计内外两层外壳，内层用于安装热电偶丝及绝缘套管，外层设计为布列一定数目的排气孔，并与内层有一定的间距，形成气流通道，根据实际冷气需求量该间距最小尺寸为1mm，用于冷却；气冷温度传感器气冷外壳的外层设计有按一定间距阵列排气孔，顶盖与后盖板上也设计有同样间距阵列的排气孔，用于冷气的排出；

传感器的热电偶丝材料选用铂铑30-铂铑6或其他铂铑系贵金属材料；

气冷温度传感器设计为多点耙式结构，传感器感温的端部设计成屏蔽式；

屏蔽罩采用大长径比设计，满足强度要求的伸出壳体长度范围为(20-40)mm。

绝缘套管材料的选取按以下方法：当被测温度在1600℃以下时，选取氧化铝(al2o3)陶瓷或氧化镁(mgo)陶瓷，当被测温度在1600℃～1800℃时，选取氧化镁(mgo)陶瓷；

安装法兰根据使用需求选用高温合金或不锈钢材料，与外壳焊接为一体，出线座与安装法兰焊接。

出线座为特殊设计的圆筒结构，圆周均布进气孔，用于冷气流进入。

有益效果

本发明设计的气冷式温度传感器，利用特殊设计的双层外壳结构实现冷却，无需密封结构，导热误差小，比水冷式温度传感器的结构简单，更易在较小测温空间使用；外壳材料采用普通高温合金，价格低廉且便于加工制造，能够广泛的应用于高温气流温度测量领域。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

附图标记：1-热电偶、2-绝缘套管、3-屏蔽罩、4-外壳、5-安装法兰、6-出线座。

图2是气冷式温度传感器外壳结构示意图。

图3是气冷式温度传感器出线座结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图，对发明进行进一步说明。

气冷式高温温度传感器，包括热电偶1、绝缘套管2、屏蔽罩3、外壳4、安装法兰5和出线座6。屏蔽罩3与外壳4焊接后，热电偶1穿入绝缘套管2一同装入屏蔽罩3和外壳4，在绝缘套管2和外壳4之间填充高温密封胶，用于固定和密封。外壳4与安装法兰5之间由凹槽定位后焊接，安装法兰5与出线座6也通过凹槽定位后焊接。

热电偶1的材料选用铂铑30-铂铑6。绝缘套管2为双孔氧化铝陶瓷，孔径大于偶丝直径。屏蔽罩3采用铂铱合金材料。外壳4为普通高温合金。

外壳4的结构为内外双层结构，内层开孔槽用于固定热电偶绝缘套管，外层阵列布置0.8mm小孔，用于冷气流的排出。

出线座6设计为圆周均布进气孔的结构，用于冷气的进入。这种结构进气与引线共用同一零件，既节约了空间，也方便安装和使用。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种气冷式高温温度传感器，适用于1800℃以下高温气流温度测量，具有较高的测温准确度，属于航空、航天试验等气流温度测量领域。本发明包括外壳、热电偶、屏蔽罩、绝缘套管、安装法兰与出线座。连接关系为：屏蔽罩与外壳焊接后，热电偶穿入绝缘套管一同装入屏蔽罩和外壳，在绝缘套管和外壳之间填充高温密封胶，用于固定和密封；外壳与安装法兰之间由凹槽定位后焊接，安装法兰与出线座也通过凹槽定位后焊接。该气冷温度传感器具有结构简单小巧，加工容易，生产成本较低，使用维护方便的优点。

技术研发人员：李亚晋;赵俭;王毅;荆卓寅
受保护的技术使用者：中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所
技术研发日：2017.07.10
技术公布日：2017.10.20