表面高温测量方法与流程

本发明涉及高温测量技术领域，尤其涉及一种表面高温测量方法。

背景技术：

冶金、铸造、化工、制造业以及航空航天等军工领域中，存在大量的端部件，其表面温度上限较高。由于非接触式测温方法存在需要预留光学窗口、已知材料表面发射率等问题，必须使用接触式测温方法。

目前，国内热端部件高温表面测温传感器的安装方式主要有粘接、焊接、铆接、“打孔穿丝”等方式，其中铆接和“打孔穿丝”的方法会破坏被测材料结构，因此在一般情况下不推荐使用。在热端部件表面安装传感器有以下三个技术难点：

(1)环境和可靠性要求高：绝大多数测量环境，不仅温度高，并且有一定的振动，同时对于安装可靠性要求较高，因此要求安装技术方案必须经过充分试验验证，以确保安装的环境适用性和可靠性。

(2)特殊材料安装技术难度大：热端部件表面基体材料不仅特殊，而且种类多。不仅有钛合金、高温合金、铝合金等金属材料，还包括c/sic等新型碳基复合陶瓷材料。每种材料的特性均不相同，因此需要研究不同的安装方法。

(3)安装方法适用于现场操作：目前工业领域中，绝大多数表面测温对于安装方法的现场操作提出了更高的要求，需要在不同场地条件下进行，因此要求在满足可靠性的前提下，安装方法尽量简便、快捷、有效。

技术实现要素：

本发明提供了一种表面高温测量方法，能够解决现有技术中传感器在热端部件表面安装难度大且不适于现场操作的技术问题。

本发明提供了一种表面高温测量方法，表面高温测量方法包括：判断传感器安装基体的材料类型；当安装基体的材料为金属时，采用焊接方法将传感器安装在安装基体上，根据安装基体的材料调整焊机的电压值；当安装基体的材料为非金属时，采用粘接的方式将传感器安装在安装基体上；利用传感器完成安装基体的表面温度测量。

进一步地，传感器包括热电偶丝，当传感器安装基体的材料为金属时，采用焊接方法将传感器安装在安装基体上具体包括：调整热电偶丝，使热电偶丝平直以释放热电偶丝的应力；将焊机的负极固定设置在焊点附近平滑位置；根据安装基体的材料调整焊机的电压值；使用焊机的正极将热电偶丝的测量端压至安装基体的表面并完成焊接。

进一步地，当安装基体的材料为金属时，安装基体的材料包括高温合金、钛合金、铝合金和不锈钢。

进一步地，根据安装基体的材料调整焊机的电压值具体包括：当安装基体的材料为高温合金时，调整焊机的电压值为(20～40)v；当安装基体的材料为钛合金时，调整焊机的电压值为(20～45)v；当安装基体的材料为铝合金时，调整焊机的电压值为(35～50)v；当安装基体的材料为不锈钢时，调整焊机的电压值为(20～50)v。

进一步地，调整热电偶丝，使热电偶丝平直以释放热电偶丝的应力之前，表面高温测量方法还包括：清理安装基体表面灰尘以及油污。

进一步地，当安装基体的材料为铝合金时，在采用焊接方法将传感器安装在安装基体上之后，表面高温测量方法还包括：使用高温胶带覆盖热电偶丝的焊接部分。

进一步地，当传感器安装基体的材料为非金属时，采用粘接的方式将传感器安装在安装基体上具体包括：调整热电偶丝，使热电偶丝平直以释放热电偶丝的应力，弯曲热电偶丝的测量焊点以使热电偶丝的测量焊点与安装基体的表面相贴合；调配高温粘合剂；使用高温粘合剂将热电偶丝粘接在安装基体的表面；维持设定时间以将热电偶丝固定设置在安装基体上。

进一步地，调整热电偶丝，弯曲热电偶丝的测量焊点，使热电偶丝的测量焊点接近安装基体的表面之前，表面高温测量方法还包括：清理安装基体表面灰尘以及油污。

进一步地，调配高温粘合剂具体包括：准备适量干燥粘合剂，向干燥粘合剂中加入稀释剂进行混合以配比形成膏状粘合剂。

进一步地，当安装基体的材料为非金属时，安装基体的材料包括碳基材料。

应用本发明的技术方案，提供了一种高精度高可靠性表面高温测量方法，该方法可保证传感器在1200℃的高温环境下实现表面温度测量，利用安装基体材料特性，试验现场安装高温传感器，并利用高温传感器完成表面温度测量。本发明的表面高温测量方法与现有技术相比，其通过对安装基体材料进行判断，针对不同的安装基体材料采取不同的安装方法，针对金属安装基体材料，根据安装基体的材料调整焊机的电压值，由于焊机的正负极之间的安装基体材料可导且表面可焊接，因此使用焊机可直接将传感器焊接在安装基体上，此种方式焊接牢固且响应时间短，焊接过程中不需要使用焊料和保护气体。针对非金属安装基体材料，采用粘接的方式将传感器安装在安装基体上，传感器安装完成之后即可完成表面高温测量，传感器安装简捷、耗时较短，能够适用于大型试验的现场安装。

附图说明

所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本发明的实施例，并与文字描述一起来阐释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了根据本发明的具体实施例提供的表面高温测量方法的流程图；

图2示出了根据本发明的具体实施例提供的在金属安装基体上焊接安装传感器的流程图；

图3示出了根据本发明的具体实施例提供的在非金属安装基体上粘接安装传感器的流程图；

图4示出了根据本发明的具体实施例提供的安装基体材料分类的示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。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。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

如图1所示，根据本发明的具体实施例提供了一种表面高温测量方法，该表面高温测量方法包括：判断传感器安装基体的材料类型；当安装基体的材料为金属时，采用焊接方法将传感器安装在安装基体上，根据安装基体的材料调整焊机的电压值；当安装基体的材料为非金属时，采用粘接的方式将传感器安装在安装基体上；利用传感器完成安装基体的表面温度测量。

应用此种配置方式，提供了一种高精度高可靠性表面高温测量方法，该方法可保证传感器在1200℃的高温环境下实现表面温度测量，利用安装基体材料特性，试验现场安装高温传感器，并利用高温传感器完成表面温度测量。本发明的表面高温测量方法与现有技术相比，其通过对安装基体材料进行判断，针对不同的安装基体材料采取不同的安装方法，针对金属安装基体材料，根据安装基体的材料调整焊机的电压值，由于焊机的正负极之间的安装基体材料可导且表面可焊接，因此使用焊机可直接将传感器焊接在安装基体上，此种方式焊接牢固且响应时间短，焊接过程中不需要使用焊料和保护气体。针对非金属安装基体材料，采用粘接的方式将传感器安装在安装基体上，传感器安装完成之后即可完成表面高温测量，传感器安装简捷、耗时较短，能够适用于大型试验的现场安装。

具体地，在本发明中，如图4所示，热端部件的基体材料不仅特殊，而且种类多，每种材料的特性均不相同。金属安装基体的材料主要包括高温合金、钛合金、铝合金和不锈钢。由于焊接有利于降低接触误差以使测温更加准确，利用金属材料可导以及表面可焊接特性，金属表面可采用焊接方法安装。非金属主要以碳基材料为代表，由于表面无法焊接，故采用粘接方法安装。

进一步地，在本发明中，传感器包括热电偶丝，当传感器安装基体的材料为金属时，采用焊接方法将传感器安装在安装基体上具体包括：调整热电偶丝，使热电偶丝平直以释放热电偶丝的应力；将焊机的负极固定设置在焊点附近平滑位置；根据安装基体的材料调整焊机的电压值；使用焊机的正极将热电偶丝的测量端压至安装基体的表面并完成焊接。

作为本发明的一个具体实施例，如图2所示，由于热电偶丝在焊接前通常弯曲呈盘状结构，为了方便热电偶丝能够更加可靠、牢固焊接固定在安装基体表面，因此需要对热电偶丝进行调整，使热电偶丝平直以释放热电偶丝的应力。然后，将便携式点焊机的负极固定在焊点附近的平滑位置，此种方式能够防止焊接过程中基材表面损伤。便携式点焊机的负极安装完成之后，用砂纸打磨点焊机的正极，去除点焊机正极的表面氧化层，并根据安装基体的材料调整电压值。接着，使用点焊机的正极将热电偶丝的测量端压至安装基体的表面，按下焊接开关以完成焊接，由于点焊机的正极和负极之间的安装基体材料可导，因此能够瞬间放电，实现热电偶丝与安装基体之间的焊接固定。此种方式焊接速度快，瞬间放电即可完成焊接，其相对于现有技术中的焊接方法而言，不需要焊料，同时也不需要保护气体来防止高温下的氧化反应。

进一步地，在本发明中，为了提高传感器安装的可靠性，需要根据不同材质的安装基体调整焊机的电压值。作为本发明的一个具体实施例，根据安装基体的材料调整焊机的电压值具体包括：当安装基体的材料为高温合金时，调整焊机的电压值为(20～40)v；当安装基体的材料为钛合金时，调整焊机的电压值为(20～45)v；当安装基体的材料为铝合金时，调整焊机的电压值为(35～50)v；当安装基体的材料为不锈钢时，调整焊机的电压值为(20～50)v。

此外，在本发明中，为了进一步提高传感器在安装基体上安装的可靠性和牢固性，调整热电偶丝，使热电偶丝平直以释放热电偶丝的应力之前，表面高温测量方法还包括：清理安装基体表面灰尘以及油污。作为本发明的一个具体实施例，可采用纤维布清理样件表面粉尘，使用丙酮或酒精试剂清理表面油污。

进一步地，在本发明中，为了增加测量的可靠性，当安装基体的材料为铝合金时，考虑铝合金材料的使用上限不高，在采用焊接方法将传感器安装在安装基体上之后，表面高温测量方法还包括：使用高温胶带覆盖热电偶丝的焊接部分。由此，通过适当大小的高温胶带覆盖铝合金材质的热电偶丝的焊接部分，能够提高传感器测量的可靠性。

进一步地，在本发明中，传感器包括热电偶丝，当传感器安装基体的材料为非金属时，采用粘接的方式将传感器安装在安装基体上具体包括：调整热电偶丝，使热电偶丝平直以释放热电偶丝的应力，弯曲热电偶丝的测量焊点以使热电偶丝的测量焊点与安装基体的表面相贴合；调配高温粘合剂；使用高温粘合剂将热电偶丝粘接在安装基体的表面；维持设定时间以将热电偶丝固定设置在安装基体上。

作为本发明的一个具体实施例，如图3所示，由于热电偶丝在焊接前通常弯曲呈盘状结构，为了方便热电偶丝能够更加可靠、牢固焊接固定在安装基体表面，因此需要对热电偶丝进行调整，使热电偶丝平直以释放热电偶丝的应力。此外，为了防止热电偶丝的测量焊点在粘结时与安装基体表面之间存在粘合剂，影响测量结果的准确度，在使热电偶丝平直之后，需要将热电偶丝的测量焊点轻微弯曲，以使粘结时热电偶丝的球状测点与安装基体表面贴合，防止粘结剂进入球状测点与安装基体之间。此种方式既能够使得热电偶丝更加可靠、牢固焊接固定在安装基体表面，同时又能够提高传感器测量的准确度。

然后，按照调配要求来制作高温粘合剂。为了提高粘合剂的粘合效果，使传感器安装牢固，高温、振动环境下无污染、不脱粘，调配高温粘合剂具体包括：准备适量干燥粘合剂，向干燥粘合剂中加入稀释剂进行混合以配比形成膏状粘合剂。此种方式配置而成的膏状粘合剂粘合效果更好，能够提高传感器安装的可靠性。

高温粘合剂配置完成之后，使用刮刀去除调配好的高温粘合剂，将热电偶丝粘接在安装基体表面、排出空气并使表面平滑。最后，保持热电偶丝状态至设定时间，一般需要在常温下保持至少24个小时，在此过程中传感器不受外力，由此完成热电偶丝在安装基体上的固化。

此外，在本发明中，为了进一步提高传感器在安装基体上安装的可靠性和牢固性，调整热电偶丝，弯曲热电偶丝的测量焊点，使热电偶丝的测量焊点接近安装基体的表面之前，表面高温测量方法还包括：清理安装基体表面灰尘以及油污。作为本发明的一个具体实施例，可采用纤维布清理样件表面粉尘，使用丙酮试剂或专用清洗剂清理表面其他物质。

为了对本发明有进一步地了解，下面结合图1至图4对本发明的表面高温测量方法进行详细说明。

如图1至图4所示，根据本发明的具体实施例提供了一种表面高温测量方法，该方法针对热端部件表面测量需求及传感器安装需求，根据安装基体材料分类，使用相适应的安装方式，能够保证传感器在1200℃的高温环境下实现表面温度测量。该测量方法具体包括以下步骤。

步骤一，判断传感器安装基体的材料类型，传感器安装基体的材料类型包括金属和非金属，金属安装基体的材料主要包括高温合金、钛合金、铝合金和不锈钢。由于焊接有利于降低接触误差以使测温更加准确，利用金属材料可导以及表面可焊接特性，金属表面可采用焊接方法安装。非金属主要以碳基材料为代表，由于表面无法焊接，故采用粘接方法安装。

步骤二，当安装基体的材料类型为金属时，首先采用纤维布清理样件表面粉尘，使用丙酮或酒精试剂清理表面油污。表面清理完毕之后，由于热电偶丝在焊接前通常弯曲呈盘状结构，为了方便热电偶丝能够更加可靠、牢固焊接固定在安装基体表面，因此需要对热电偶丝进行调整，使热电偶丝平直以释放热电偶丝的应力。

然后，将便携式点焊机的负极固定在焊点附近的平滑位置，此种方式能够防止焊接过程中基材表面损伤。便携式点焊机的负极安装完成之后，用砂纸打磨点焊机的正极，去除点焊机正极的表面氧化层，并根据安装基体的材料调整电压值。接着，使用点焊机的正极将热电偶丝的测量端压至安装基体的表面，按下焊接开关以完成焊接，由于点焊机的正极和负极之间的安装基体材料可导，因此能够瞬间放电，实现热电偶丝与安装基体之间的焊接固定。此种方式焊接速度快，瞬间放电即可完成焊接，其相对于现有技术中的焊接方法而言，不需要焊料，同时也不需要保护气体来防止高温下的氧化反应。其中，针对不同的安装基体材料，需要调整便携式点焊机的电压值。具体地，当安装基体的材料为高温合金时，调整焊机的电压值为(20～40)v；当安装基体的材料为钛合金时，调整焊机的电压值为(20～45)v；当安装基体的材料为铝合金时，调整焊机的电压值为(35～50)v；当安装基体的材料为不锈钢时，调整焊机的电压值为(20～50)v。考虑铝合金材料的使用上限不高，在采用焊接方法将传感器安装在安装基体上之后，表面高温测量方法还包括：使用高温胶带覆盖热电偶丝的焊接部分。

步骤三，当安装基体的材料类型为非金属时，首先采用纤维布清理样件表面粉尘，使用丙酮试剂或专用清洗剂清理表面其他物质。由于热电偶丝在焊接前通常弯曲呈盘状结构，为了方便热电偶丝能够更加可靠、牢固焊接固定在安装基体表面，因此需要对热电偶丝进行调整，使热电偶丝平直以释放热电偶丝的应力。此外，为了防止热电偶丝的测量焊点在粘结时与安装基体表面之间存在粘合剂，影响测量结果的准确度，在使热电偶丝平直之后，需要将热电偶丝的测量焊点轻微弯曲，以使粘结时热电偶丝的球状测点与安装基体表面贴合，防止粘结剂进入球状测点与安装基体之间。此种方式既能够使得热电偶丝更加可靠、牢固焊接固定在安装基体表面，同时又能够提高传感器测量的准确度。

然后，按照调配要求来制作高温粘合剂。为了提高粘合剂的粘合效果，使传感器安装牢固，高温、振动环境下无污染、不脱粘，调配高温粘合剂具体包括：准备适量干燥粘合剂，向干燥粘合剂中加入稀释剂进行混合以配比形成膏状粘合剂。此种方式配置而成的膏状粘合剂粘合效果更好，能够提高传感器安装的可靠性。

高温粘合剂配置完成之后，使用刮刀去除调配好的高温粘合剂，将热电偶丝粘接在安装基体表面、排出空气并使表面平滑。最后，保持热电偶丝状态至设定时间，一般需要在常温下保持至少24个小时，在此过程中传感器不受外力，由此完成热电偶丝在安装基体上的固化。

步骤四，传感器安装完成之后，利用传感器完成所述安装基体的表面温度测量。

本实施例所提供的表面高温测量方法可用于热端部件表面高温测量，其利用基体材料特性，试验现场安装高温传感器。针对金属基体材料，依据本发明焊接安装流程，使用便携点焊机，不使用焊料将传感器直接焊接至基体表面。与传统焊接不同，本发明不使用焊料、不使用保护气体，根据基体材料类型调整响应放电量，使得传感器焊接牢固且响应时间短。针对非金属基体材料，依据本发明粘接安装流程，处理基体表面、调配高温粘合剂，使传感器在基体表面粘接牢固。本实施例中，粘接和焊接安装流程达到最简化处理，安装便捷、耗时较短，因此完全适用于大型试验的现场安装。

综上所述，本发明提供了一种表面高温测量方法，该方法可广泛应用冶金、铸造、化工、制造业以及航空航天等军工领域，本发明的测量方法具有适用性强、操作便捷、实用性强等特点，经验证该安装方法可以保证传感器在1200℃的高温环境下实现表面温度测量，测量精度及可靠性高。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。