用于测量透平机械内部流场的温度压力组合探针的制作方法

本发明属于测量领域，具体涉及一种用于测量透平机械内部流场的温度压力组合探针。

背景技术：

目前，透平机械内部流场主要是通过气动压力探针来进行测量的，传统气动压力探针不但具有使用方便、易于掌握、价格低、性能稳定和测试精度高等优点，而且其测试结果可直接用于透平机械产品的设计与研发，因此气动压力探针在透平机械领域一直受到广泛的应用。

而传统气动压力探针只能测量测点的总压、静压、气流角和马赫数，而在测量机械内部的气流速度时，需要插入温度探针，再通过温度探针获得测量温度来计算得出气流速度，因此，无法实现压力和温度的同步测量。并且由于温度探针测量温度时，温度探针与透平机械内部气流之间的夹角与探针标定时不一致，导致气流的动能往往不能全部恢复为热能，因此温度探针测量的温度不可能是真正的总温，而是包括其速度误差后的总温。因此，在计算气动参数时，会存在一定的误差。

技术实现要素：

针对以上现有技术存在的不足之处，本发明提供了一种用于测量透平机械内部流场的温度压力组合探针。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种用于测量透平机械内部流场的温度压力组合探针，包括：

探杆，其用于安装在透平机械内部，并伸入待测流场内；

温度感受部，其包括与所述探杆一端相连接的导流套、以及设置在所述导流套内腔内的感温单元，所述导流套上设置有气流进孔，其用于将气流导入所述导流套的内腔后与所述感温单元相接触；

压力感受部，其设置在靠近所述温度感受部的所述探杆上，其包括三个用于放置测压传感器的测压管，且一所述测压管的管口方向与所述气流进孔的孔口方向一致。

进一步的，三个所述测压传感器均分别通过一所述测压管和设置在所述探杆内部的一引压管与测压装置相连接。

进一步的，所述引压管通过设置在所述探杆一端的压力接嘴和胶管与测压装置相连。

进一步的，三个所述测压管的一端均设置在所述探杆的同一个横截面的圆周上，其另一端均指向所述横截面的圆心，位于中间位置的所述测压管的管口方向与所述气流进孔的孔口方向一致。

进一步的，位于中间的所述测压管与其两侧的所述测压管之间的夹角均为45°。

进一步的，所述探针还包括与远离所述温度感受部的所述探杆的一端相连接的角度块，所述角度块用于测量安装在透平机械内部的所述压力感受部和温度感受部对流场的测量角度。

进一步的，所述角度块底部的截面为长方形，且所述长方形的长边与管口和所述气流进孔的孔口方向一致的所述测压管管体之间的异面直线所成的角度为90°。

进一步的，所述气流进孔为斜面角度在45°至60°之间的圆台形孔，所述圆台形孔沿着开设方向其内径逐渐增大。

进一步的，远离所述气流进孔的所述导流套的一侧设置有泄压孔。

进一步的，所述感温单元为电热偶偶头，所述电热偶偶头的一端与电热偶延长线的一端相连接，所述电热偶延长线的另一端穿过所述探杆的内部并从远离所述电热偶偶头的一端穿出。

本发明提供的用于测量透平机械内部流场的温度压力组合探针，通过一测压管的管口方向与气流进孔的孔口方向一致的设计，使温度感受部和压力感受部分别与透平机械内部气流之间的夹角保持一致，使温度感受部测得的温度的精度大幅提高，进而通过温度感受部计算出的计算气动参数的准确性大大提高。

附图说明

图1为本发明示例性实施例的一种用于测量透平机械内部流场的温度压力组合探针的主视图；

图2为本发明示例性实施例的一种用于测量透平机械内部流场的温度压力组合探针的俯视图；

图3为本发明示例性实施例的温度感受部的局部放大示意图；

图4为本发明示例性实施例的测压管与角度块的异面直线所成角度的示意图。

图中：1-探杆，101-压力接嘴；

2-温度感受部，201-导流套，202-感温单元，203-气流进孔，204-泄压孔，205-电热偶延长线；

3-压力感受部，301-第一测压管，302-第二测压管，303-第三测压管；

4-角度块。

具体实施方式

为克服现有技术中的不足，本发明提供用于测量透平机械内部流场的温度压力组合探针。为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的优选实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

如图1至3所示，用于测量透平机械内部流场的温度压力组合探针，包括探杆1、温度感受部2和压力感受部3，探杆1用于安装在透平机械内部，并伸入待测流场内；温度感受部2包括与探杆1一端相连接的导流套201、以及设置在导流套201内腔内的感温单元202，导流套201上设置有气流进孔203，其用于将气流导入导流套201的内腔后与感温单元202相接触；压力感受部3设置在靠近温度感受部2的探杆1上，温度感受部2包括用于分别放置第一测压传感器、第二测压传感器和第三测压传感器的第一测压管301、第二测压管302和第三测压管303，本实施例为第二测压管303的管口方向与气流进孔203的孔口方向一致。通过第二测压管302的管口方向与气流进孔203的孔口方向一致的设计，不但能够同时测量透平机械内部气流的压力和温度，而且还能使温度感受部2和气流之间的夹角与压力感受部3和气流之间的夹角保持一致，使温度感受部2测得的温度的精度大幅提高，进而通过温度感受部2计算出的计算气动参数的准确性大大提高。

作为一优选实施方式，三个测压传感器均分别通过第一测压管301、第二测压管302、第三测压管303、以及设置在探杆1内部的分别和第一测压管301、第二测压管302、第三测压管303相连接的引压管与测压装置相连接。

其中，引压管通过设置在探杆1一端的压力接嘴101和胶管与测压装置相连。并且压力接嘴101选为宝塔头，即利于快速拆装胶管，也利于与测压装置密封。

作为另一优选实施方式，第一测压管301、第二测压管302、第三测压管303的一端均设置在探杆1的同一个横截面的圆周上，第一测压管301、第二测压管302、第三测压管303的另一端均指向此横截面的圆心，第二测压管302的管口方向与气流进孔203的孔口方向一致。

进一步的，第二测压管302与第一测压管301、第三测压管303之间的夹角均为45°。当第二测压管302与第一测压管301、第三测压管303之间的夹角为45°角时，这三个测压管内的测压传感器对气流方向敏感性最高。

作为又一优选实施方式，探针还包括与远离温度感受部2的探杆1的一端相连接的角度块4，角度块4用于测量安装在透平机械内部的压力感受部3和温度感受部2对流场的测量角度。

其中，如图4所示，角度块4底部的截面为长方形，且长方形的长边与管口和气流进孔203的孔口方向一致的测压管管体，即长方形的长边与第二测压管302管体之间的异面直线所成的角度为90°。

进一步的，气流进孔203为斜面角度在45°至60°之间的圆台形孔，圆台形孔沿着开设方向其内径逐渐增大。气流进孔203为圆台形孔的设计可以使气流经气流进孔203平稳流入导流套201内。

更进一步的，远离气流进孔203的导流套201的一侧设置有泄压孔204。

作为又一优选实施方式，感温单元202为电热偶偶头，电热偶偶头的一端与电热偶延长线205的一端相连接，电热偶延长线205的另一端穿过探杆1的内部并从远离电热偶偶头的一端穿出。

一种用于测量透平机械内部流场的温度压力组合探针的使用方法包括如下步骤：

(1)在测量前，对该探针进行标定，得出在不同马赫数下对应的气流偏航角、总压、静压、测压传感器的绝对压力、方向标定系数、总压标定系数、静压标定系数和温度修正系数；

(2)测量时，旋转该探针使第二测压管的管口对准气流的来流方向，同时记录角度块与基准旋转之间的具体角度，通过测得的三个测压传感器的三个压力以及步骤(1)中的数据，返演计算得到该测点的总压、静压、马赫数、以及气流相与探针之间的偏航角，再通过该角度和角度块与基准的旋转的角度得到气流与基准的角度；

(3)通过温度感受部测得与压力感受部对应的温度，和该探针标定得出的温度修正系数，经过返演计算得到该测量位置的总温度，其可以用于对气流速度的计算而得到气流速度，也可用于其他气动参数的计算。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。