一種用於校準異型高溫溫度傳感器的高溫爐的製作方法

2023-06-23 21:34:41 1

該技術屬於高溫爐領域，具體涉及一種用於校準異型高溫溫度傳感器的高溫爐。

背景技術：

對於高超音速飛行器來說，由於氣動加熱的增加，對飛行器的結構與材料提出了新挑戰。為保障飛行器結構及材料的性能，在科研生產及試驗過程中，某些飛行器應用專用超高溫溫度傳感器來監測過程溫度參數，這對此類高溫溫度傳感器的計量保障也提出了新要求。由於此類溫度傳感器其結構必須與相關設備匹配，結構多為異型，且測溫敏感部分長度一般很短，無法放入現有的校準裝置的恆溫區。

在此類異型高溫溫度傳感器校準方面，國內有單位應用真空黑體爐來進行校準，由於該類溫度傳感器結構尺寸較小，在真空黑體爐中校準由溫場的不均勻性引入的測量不確定度較大，且隨著溫度測量上限的提升，引入的不確定度也相應增大。

技術實現要素：

本發明的目的在於：提供一種用於校準異型高溫溫度傳感器的高溫爐，克服結構異型的高溫溫度傳感器校準的難題。

本發明的技術方案如下：一種用於校準異型高溫溫度傳感器的高溫爐，其為圓柱形，最上層為爐殼，在其左右端為水冷電極，水冷電極上方為水嘴A，水嘴A可用於進水，在水嘴A的內側為法蘭與耐熱法蘭，而在法蘭與耐熱法蘭中間部分為外保溫層，在法蘭的上部固定絕熱墊圈，在耐熱法蘭上方為水嘴B；在耐熱法蘭的內側為內保溫層，在內保溫層的中心為標準輻射溫度計測溫孔，從標準輻射溫度計測溫孔可檢測溫度，而在內保溫層的下方為石墨屏蔽層，在石墨屏蔽層的下方為石墨管；在整個高溫爐的下部中心樹脂安裝水冷套筒，而在水冷套筒上方為被校傳感器固定端子，其可用於固定被校傳感器。

在法蘭的上部通過六角螺栓固定絕熱墊圈。

石墨屏蔽層共有兩層。

本發明的顯著效果在於：可實現異型高溫溫度傳感器在3200K超高溫下靜態校準的難題。該高溫爐可實現技術指標：1)控溫範圍：1000K～3200K；2)溫度均勻度：0.3％；3)溫度波動度：0.1％/5min。。

附圖說明

圖1為本發明所述的一種用於校準異型高溫溫度傳感器的高溫爐示意圖

圖中：1-水冷電極；2-水嘴A；3-法蘭；4-外保溫層；5-六角螺栓；6-絕熱墊圈；7-耐熱法蘭；8-水嘴B；9-爐殼；10-內保溫層；11-標準輻射溫度計測溫孔；12-石墨屏蔽層；13-石墨管；14-水冷套筒；15-被校傳感器固定端子。

具體實施方式

下面結合附圖及具體實施例對本發明作進一步詳細說明。

一種用於校準異型高溫溫度傳感器的高溫爐，其為圓柱形，最上層為爐殼9，在其左右端為水冷電極1，水冷電極1上方為水嘴A2，水嘴A2可用於進水，在水嘴A2的內側為法蘭3與耐熱法蘭7，而在法蘭3與耐熱法蘭7中間部分為外保溫層4，在法蘭3的上部通過六角螺栓5固定絕熱墊圈6，在耐熱法蘭7上方為水嘴B8；在耐熱法蘭7的內側為內保溫層10，在內保溫層10的中心為標準輻射溫度計測溫孔11，從標準輻射溫度計測溫孔11可檢測溫度，而在內保溫層10的下方為石墨屏蔽層12，石墨屏蔽層12共有兩側，在石墨屏蔽層12的下方為石墨管13；在整個高溫爐的下部中心樹脂安裝水冷套筒14，而在水冷套筒14上方為被校傳感器固定端子15，其可用於固定被校傳感器。

高溫爐為異型高溫溫度傳感器的校準提供均勻穩定的溫度場，其加熱部分為石墨加熱管。該高溫爐的溫度上限為3200K，石墨加熱管的材料選用高純石墨，石墨外壁塗有熱解塗層，可有效防止石墨在高溫下的氧化，從而延長其使用壽命。石墨加熱管通過加熱電極進行溫度控制，在石墨加熱管內形成穩定均勻的溫度場，被校準溫度傳感器通過石墨加熱管外部固定端子進行固定，測溫部分置於石墨加熱管恆溫區，標準輻射溫度計作為標準器通過標準測量窗口進行測量。由於物體都存在熱脹冷縮的性質，石墨加熱管的體積在高溫時會存在一定的膨脹，為防止高溫環境下石墨漲裂，石墨加熱管兩端製成外錐體，加熱電極接頭製成內錐體，內外錐面配合。石墨加熱管錐體部分設計有槽口，通過槽口的開合來補償石墨加熱管高溫膨脹產生的形變。

在高溫下，石墨加熱管的熱輻射是一個不可忽視的問題，為防止熱輻射，同時也有助於爐溫的穩定性和溫場的均勻性，石墨加熱管外部裝有石墨屏蔽層和保溫層。保溫層應用多層耐高溫、低導熱係數的石墨纖維氈，有效減少石墨加熱管熱量損失。

加熱電極內部有冷卻液循環，通過冷卻系統降溫，使加熱電極工作時表面溫度不超過50℃，保證其正常工作。被校準溫度傳感器在高溫環境下校準時，傳感器固定在固定端子上，測溫腔內溫度很高，由於熱傳導，傳感器固定端溫度也很高，為防止傳感器後端導線及焊接部位在高溫下被損壞，傳感器固定端子內部設計有冷卻液循環，通過冷卻系統降溫，使其表面溫度不超過50℃。高溫爐爐體是雙層不鏽鋼壁，在內外壁之間設計有導流管道，冷卻液採用雙進雙出，使爐體兩端的溫度對稱分布，工作時通過循環冷卻使其表面溫度不超過50℃。