长时间高热流测量传感器研制

摘要

物性型传感器是依靠敏感元件材料本身的物理性质的变化来实现信号的转化，如热敏电阻传感器、光电式传感器等。传统的非水冷圆箔式热流传感器,测量时间短、上限低.本文介绍了一种用于长时间测量高热流密度的传感器,能够在高温环境下实现长时间热流参数的测量.这种热阻式热流传感器是根据温度梯度的原理制成的，其测量基本原理是:当有一定的热流q垂直流过热流传感器时，在传感器热阻层轴向方向会产生温度梯度，根据热传导的傅里叶定律就可以得到通过传感器的热流密度。文中对该传感器的测量原理进行了简述,从传感器基体材料、测量用热电偶的选取,到如何延长传感器工作时间等方面,对如何实现长时间高热流密度测量的关键技术进行说明.文中还介绍了传感器的基本结构设计情况,并对计算机仿真进行介绍.利用Fluent软件对多种非稳态传热模型进行了仿真计算,为传感器的设计工作提供指导.文章最后介绍了该传感器的试验情况,利用高稳定激光源作为辐射热源,传感器在非水冷状态下实现了6MW/m2热流密度、持续时间达50min的测量,试验结果与仿真计算基本吻合,验证了该测量方法的可行性.