一种爆炸场瞬态温度测量用传感器

本发明涉及丝式热电偶传感器，具体而言，尤其涉及一种爆炸场瞬态温度测量用传感器。

背景技术：

1、无人机靶机通常用于模拟实际战斗条件下的导弹攻击。在进行地面爆炸模拟时，获取弹头腔内温度变化的关键信息对于评估系统性能、分析爆炸事件的性质和影响至关重要。然而，先前的爆炸温度测量多使用非侵入性的光学技术，无法检测到内部温度变化且将装置放于爆炸场是极具挑战性的。

2、相比之下，热电偶是一种成熟的技术，且丝式热电偶在爆炸环境下具有更可靠的测温性能。然而，在爆炸场景中，裸露式热电偶热结点容易断裂，而铠装式热电偶可能影响响应时间。此外，传感器的正确安装方式对于准确获取爆炸场温度至关重要。采用高温胶水、焊接、吸附、打孔、铁丝绑扎等方式固定传感器可能会损害弹头完整性，从而影响温度测量的准确性。因此，研究一种新型传感器封装结构，以实现快速、准确的温度监测并可靠地安装传感器，对于无人机靶机地面模拟试验具有重要意义。

3、丝式热电偶传感器具有测温范围广、响应迅速、耐腐蚀性强、耐用性强、成本低等优点，是目前极具前景的瞬态传感器。

技术实现思路

1、本发明设计了一种爆炸场瞬态温度测量用传感器，其解决的技术问题是现有用于爆炸环境下的测温传感器不能实现稳定性与响应的可靠性兼得。

2、为了解决上述存在的技术问题，本发明采用了以下方案：

3、一种爆炸场瞬态温度测量用传感器，其特征在于：包括异形陶瓷基底、热电偶以及镍基保护套管；镍基保护套管内部设有供安装槽安装异形陶瓷基底，镍基保护套管与异形陶瓷基底实现轴向和周向的双重固定确保更好的抗冲击性；热电偶的一个端部热电偶热结点与测温端面（m）连接，热电偶热结点与测温端面位于异形陶瓷基底的凹槽中形成的测温平面具有更快的响应速度。

4、优选地，异形陶瓷基底设有台肩，台肩两侧的异形陶瓷基底粗细不同；对应地在镍基保护套管的安装槽中设有台阶，台肩与台阶配合阻挡异形陶瓷基底移动实现轴向固定。

5、优选地，异形陶瓷基底径向设有圆柱通孔，镍基保护套管径向也设有圆柱通孔，异形陶瓷基底的圆柱通孔与镍基保护套管的圆柱通孔相通，通过过盈配合将圆柱销安装在异形陶瓷基底的圆柱通孔和镍基保护套管的圆柱通孔中使得异形陶瓷基底和镍基保护套管周向固定。

6、优选地，热电偶包括热电偶丝正极和热电偶丝负极分别，异形陶瓷基底设有两个轴向通孔，热电偶丝正极和热电偶丝负极分别位于一轴向通孔中，热电偶丝正极和热电偶丝负极端部与位于凹槽中的热电偶热结点连接，保证在爆炸环境中热电偶热结点位置稳定。

7、优选地，传感器测的温端面通过陶瓷烧结技术将热电偶热结点与异形陶瓷基底的端面融为一体，通过打磨使测温端面光滑和平整，热电偶热结点位于传感器封装结构外侧，具有更快的动态响应特性，更稳定的结构特性。

8、优选地，所述镍基保护套管外部设有用于安装固定传感器的外螺纹，以及用于拆卸与安装传感器时施加扭力的六角螺母，使传感器整体牢固固定于测温环境中，保证了整体结构的抗震稳定性。

9、优选地，还包括连接器，所述连接器的外螺纹与镍基保护套管的内螺纹配合,补偿引线从连接器中引出，并用无机高温胶将连接器填充，补偿导线由带绝缘套管的正负极导线组成，可以根据试验需求改变补偿导线的长度，形成新型的整体传感器封装结构。

10、优选地，异形陶瓷基底、热电偶、镍基保护套管、圆柱销以及连接器均采用耐高温的材质。

11、该爆炸场瞬态温度测量用传感器具有以下有益效果：

12、（1）本发明整体的传感器封装结构在爆炸场中具有稳定性好、动态响应快、耐高温性强的优点。

13、（2）本发明利用陶瓷烧结技术将热结点固定于测温端面，使测温结点直接暴露于爆炸环境中。

14、（3）本发明异形陶瓷基底与镍基保护套管之间通过台肩、台阶与圆柱销进行配合安装，实现轴向与周向的全固定。

15、（4）本发明传感器的镍基保护套管设计有螺纹，使传感器牢固固定于高温爆炸环境中。

16、（5）本发明传感器补偿导线通过连接器引出，并可改变不同长度尺寸。传感器各部分材料均考虑高温爆炸环境，满足在该环境下使用的稳定性和可靠性。

技术特征：

1.一种爆炸场瞬态温度测量用传感器，其特征在于：包括异形陶瓷基底（1）、热电偶（2）以及镍基保护套管（3）；

2.根据权利要求1所述的爆炸场瞬态温度测量用传感器，其特征在于：异形陶瓷基底（1）设有台肩（12），台肩（12）两侧的异形陶瓷基底（1）粗细不同；对应地在镍基保护套管（3）的安装槽中设有台阶（31），台肩（12）与台阶（31）配合阻挡异形陶瓷基底（1）移动实现轴向固定。

3.根据权利要求2所述的爆炸场瞬态温度测量用传感器，其特征在于：异形陶瓷基底（1）径向设有圆柱通孔（13），镍基保护套管（3）径向也设有圆柱通孔（32），异形陶瓷基底（1）的圆柱通孔（13）与镍基保护套管（3）的圆柱通孔（32）相通，通过过盈配合将圆柱销（4）安装在异形陶瓷基底（1）的圆柱通孔（13）和镍基保护套管（3）的圆柱通孔（32）中使得异形陶瓷基底（1）和镍基保护套管（3）周向固定。

4.根据权利要求3所述的爆炸场瞬态温度测量用传感器，其特征在于：热电偶（2）包括热电偶丝正极（22）和热电偶丝负极（23）分别，异形陶瓷基底（1）设有两个轴向通孔，热电偶丝正极（22）和热电偶丝负极（23）分别位于一轴向通孔中，热电偶丝正极（22）和热电偶丝负极（23）端部与位于凹槽（11）中的热电偶热结点（21）连接，保证在爆炸环境中热电偶热结点位置稳定。

5.根据权利要求4所述的爆炸场瞬态温度测量用传感器，其特征在于：传感器测的温端面（m）通过陶瓷烧结技术将热电偶热结点（21）与异形陶瓷基底（1）的端面融为一体，通过打磨使测温端面（m）光滑和平整，热电偶热结点（21）位于传感器封装结构外侧，具有更快的动态响应特性，更稳定的结构特性。

6.根据权利要求5所述的爆炸场瞬态温度测量用传感器，其特征在于：所述镍基保护套管（3）外部设有用于安装固定传感器的外螺纹（34），以及用于拆卸与安装传感器时施加扭力的六角螺母（35），使传感器整体牢固固定于测温环境中，保证了整体结构的抗震稳定性。

7.根据权利要求6所述的爆炸场瞬态温度测量用传感器，其特征在于：还包括连接器（5），所述连接器（5）的外螺纹（51）与镍基保护套管（3）的内螺纹（33）配合,补偿引线从连接器（5）中引出，并用无机高温胶将连接器（5）填充，补偿导线由带绝缘套管的正负极导线组成，可以根据试验需求改变补偿导线的长度，形成新型的整体传感器封装结构。

8.根据权利要求7所述的爆炸场瞬态温度测量用传感器，其特征在于：异形陶瓷基底（1）、热电偶（2）、镍基保护套管（3）、圆柱销（4）以及连接器（5）均采用耐高温的材质。

技术总结
本发明涉及一种爆炸场瞬态温度测量用传感器，其特征在于：包括异形陶瓷基底（1）、热电偶（2）以及镍基保护套管（3）；镍基保护套管（3）内部设有供安装槽安装异形陶瓷基底（1），镍基保护套管（3）与异形陶瓷基底（1）实现轴向和周向的双重固定确保更好的抗冲击性；热电偶（2）的一个端部热电偶热结点（21）与测温端面（M）连接，热电偶热结点（21）与测温端面（M）位于异形陶瓷基底（1）的凹槽（11）中形成的测温平面具有更快的响应速度。本发明整体的传感器封装结构在爆炸场中具有稳定性好、动态响应快、耐高温性强的优点。

技术研发人员：崔云先,宋雨馨,殷俊伟,王浩宇,王树贵
受保护的技术使用者：大连交通大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15