大长径比l型双屏蔽式参考气流高温传感器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于温度测试领域，涉及高温测量与现场校准用的温度传感器，具体涉及一种大长径比L型双屏蔽式参考气流高温传感器，适用于亚音速带压条件下2100K以下高温气流温度测量与现场校准。
【背景技术】
[0002]目前，气流高温传感器的校准，都是在热校准风洞上进行，参考温度传感器采用直型双屏吸气偶，用真空栗为双屏吸气偶抽气，以实现环形流道内高的内流速度，提高双屏吸气偶的测温准确度。实际上，多数气流高温传感器都是在带压的条件下工作，而目前国内的热校准风洞均为常压，由于压力对气流高温测量结果具有显著的影响，所以在常压热校准风洞上对气流高温传感器进行校准，会产生很大的偏差。另外，热校准风洞的壁温等条件也不能完全模拟被校准气流高温传感器的实际使用条件，也会产生一定的误差。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是为了解决现有技术中气流高温传感器校准结果偏差大的问题，提出了一种大长径比L型双屏蔽式参考气流高温传感器，可用于亚音速带压条件下2100K以下高温气流温度测量与现场校准。
[0004]本发明的目的是通过下述技术方案解决的。
[0005]本发明提出的一种大长径比L型双屏蔽式参考气流高温传感器，其包括:热电偶丝、绝缘瓷管、内屏蔽罩、外屏蔽罩、屏间支架、加强肋、支撑杆、安装法兰和高温水泥。
[0006]所述传感器采用L型的双屏蔽式结构。内屏蔽罩和外屏蔽罩均为一字型结构；内屏蔽罩置于外屏蔽罩之内，二者轴线重合。内屏蔽罩和外屏蔽罩分别与支撑杆垂直；内屏蔽罩和外屏蔽罩在绝缘瓷管的折转位置与支撑杆的一端固定连接。内屏蔽罩和外屏蔽罩的轴线与被测气流方向平行。内屏蔽罩的壁厚取0.5mm?1.5mm，外屏蔽罩的壁厚取0.5mm?2mm。夕卜屏蔽罩的内径与内屏蔽罩的外径之比为1.5?2.5。
[0007]热电偶丝与绝缘瓷管均为L形结构。热电偶丝穿入绝缘瓷管后，装入内屏蔽罩和支撑杆中。在绝缘瓷管与内屏蔽罩之间以及绝缘瓷管与支撑杆之间分别填充高温水泥，用于固定和密封，高温水泥的填充厚度不小于5_。
[0008]内屏蔽罩的长度与外径之比均不小于5;外屏蔽罩的长度与外径之比不小于5;热电偶丝伸出绝缘瓷管的长度与热电偶丝直径之比不小于10;内屏蔽罩的头部与外屏蔽罩的头部的轴向距离为外屏蔽罩内径的I?2倍;热电偶丝的头部与内屏蔽罩的头部的轴向距离为内屏蔽罩内径的I?2倍。
[0009]内屏蔽罩上有内屏蔽罩入气孔和内屏蔽罩出气孔。内屏蔽罩入气孔位于内屏蔽罩靠近热电偶丝头部的端面上；内屏蔽罩出气孔与绝缘瓷管靠近热电偶丝头部的端面相切。
[0010]外屏蔽罩上有外屏蔽罩入气孔和外屏蔽罩出气孔。外屏蔽罩入气孔位于外屏蔽罩靠近热电偶丝头部的端面上;外屏蔽罩出气孔位于外屏蔽罩远离热电偶丝头部的端面上。
[0011]屏间支架固定在内屏蔽罩和外屏蔽罩之间；屏间支架的外形为长方体薄板状，屏间支架面积最小的面迎风。屏间支架的迎风面积与外屏蔽罩和内屏蔽罩之间的环形流道截面积之比不大于0.1。屏间支架用于支撑外屏蔽罩，避免外屏蔽罩在高温作用下发生变形，同时用来调节内流速度的分配。屏间支架焊接于内屏蔽罩外表面，多个屏间支架沿圆周方向均匀分布，其轴向位置设在外屏蔽罩的中间位置。
[0012]加强肋的一端固定在外屏蔽罩上，另一端固定在支撑杆上，起到提高所述温度传感器的刚度的作用。加强肋与外屏蔽罩成45°角。安装法兰套在支撑杆的外面，并与支撑杆固定连接。
[0013]内屏蔽罩和支撑杆均为一端成45°斜面的圆筒状结构，以便二者拼接后互相垂直，内屏蔽罩和支撑杆通过焊接的方式连接。为折转90°，绝缘瓷管分为两段，每段均在拼接的一端加工成45°斜面。外屏蔽罩为圆筒状结构，套入内屏蔽罩后，与支撑杆通过焊接的方式连接。
[0014]当来流马赫数不高于0.4时，内屏蔽罩进气口和内屏蔽罩出气口的面积比取I;当来流马赫数为0.4?0.5时，内屏蔽罩进气口和出气口的面积比取I?1.25;当来流马赫数为
0.5?0.6时，内屏蔽罩进气口和内屏蔽罩出气口的面积比取1.25?1.4;当来流马赫数为
0.6?0.7时，内屏蔽罩进气口和出气口的面积比取1.4?1.6。
[0015]所述高温传感器的内屏蔽罩、外屏蔽罩、屏间支架、加强肋以及支撑杆浸入高温气流部分材料均采用铂铱合金，铱的重量百分比为15%?25%，铂的重量百分比为75%?85%。
[0016]支撑杆不浸入高温气流部分以及安装法兰采用高温合金或不锈钢材料。
[0017]热电偶丝选用铂铑系或铱铑系贵金属材料。
[0018]当被测气流温度在2000K以下时，热电偶丝选用铂铑30-铂铑6或铂铑40-铂铑20贵金属材料；当被测气流温度在2000K?2100K之间时，热电偶丝选用铂铑40-铂铑20或铱铑系贵金属材料。
[0019]绝缘瓷管的材料按以下方法选取:当被测温度在1900K以下时，选用三氧化二铝(Al2O3)、氧化镁(MgO)或氧化铍(BeO)，当被测温度在1900K?2100K之间时，选用氧化镁(MgO)或氧化铍(BeO)。
[0020]有益效果
[0021]本发明提出的大长径比L型双屏蔽式参考气流高温传感器与已有技术相比较，具有以下优点:
[0022]①本发明由于采用了大长径比L型结构，大大抑制了传感器的导热误差，由于采用了双屏蔽式结构，同时借助于被测气流介质的较高压力造成的高内流速度，大大抑制了传感器的辐射误差，经速度误差修正后，可以达到很高的测温准确度。
[0023]②本发明由于采用铂铱合金材料作屏蔽罩，韧性和抗热冲击性均优于通常所采用的刚玉材料屏蔽罩，所以温度传感器的使用性能与寿命均得到提高。
【附图说明】
[0024]图1是本发明【具体实施方式】中大长径比L型双屏蔽式参考气流高温传感器的组成结构示意图；
[0025]其中，卜热电偶丝、2-绝缘瓷管、3-内屏蔽罩、4-外屏蔽罩、5-屏间支架、6-加强肋、7-支撑杆、8-安装法兰、9-内屏蔽罩入气孔、I O-内屏蔽罩出气孔、11-高温水泥、12-外屏蔽罩入气孔、13-外屏蔽罩出气孔。
【具体实施方式】
[0026]下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。
[0027]本实施例中大长径比L型双屏蔽式参考气流高温传感器，其包括:热电偶丝1、绝缘瓷管2、内屏蔽罩3、外屏蔽罩4、屏间支架5、加强肋6、支撑杆7、安装法兰8和高温水泥11。
[0028]传感器采用L型的双屏蔽式结构。内屏蔽罩3和外屏蔽罩4均为一字型结构；内屏蔽罩3置于外屏蔽罩4之内，二者轴线重合。内屏蔽罩3和外屏蔽罩4分别与支撑杆7垂直；内屏蔽罩3和外屏蔽罩4在绝缘瓷管2的折转位置与支撑杆7的一端固定连接。内屏蔽罩3和外屏蔽罩4的轴线与被测气流方向平行。内屏蔽罩3的壁厚取0.5mm?1.5mm，外屏蔽罩4的壁厚取
0.5mm?2mm。夕卜屏蔽罩4的内径与内屏蔽罩3的外径之比为1.5?2.5。
[0029]热电偶丝I与绝缘瓷管2均为L形结构。热电偶丝I穿入绝缘瓷管2后，装入内屏蔽罩3和支撑杆7中。在绝缘瓷管2与内屏蔽罩3之间以及绝缘瓷管2与支撑杆之间7分别填充高温水泥11，用于固定和密封，高温水泥11的填充厚度不小于5_。
[0030]内屏蔽罩3的长度与外径之比均不小于5;外屏蔽罩4的长度与外径之比不小于5;热电偶丝I伸出绝缘瓷管2的长度与热电偶丝I直径之比不小于10;内屏蔽罩3的头部与外屏蔽罩4的头部的轴向距离为外屏蔽罩4内径的I?2倍;热电偶丝I的头部与内屏蔽罩3的头部的轴向距离为内屏蔽罩3内径的I?2倍。
[0031 ]内屏蔽罩3上有内屏蔽罩入气孔9和内屏蔽罩出气孔10。内屏蔽罩入气孔9位于内屏蔽罩3靠近热电偶丝I头部的端面上；内屏蔽罩出气孔10与绝缘瓷管2靠近热电偶丝I头部的端面相切。
[0032]外屏蔽罩4上有外屏蔽罩入气孔12和外屏蔽罩出气孔13。外屏蔽罩入气孔12位于外屏蔽罩4靠近热电偶丝I头部的端面上;外屏蔽罩出气孔13位于外屏蔽罩4远离热电偶丝I头部的端面上。
[0033]屏间支架5固定在内屏蔽罩3和外屏蔽罩4之间；屏间支架5的外形为长方体薄板状，屏间支架5面积最