一种超细丝热电偶的制作方法

    技术2025-07-01  16


    本发明属于气流温度测量领域,具体涉及一种超细丝热电偶。


    背景技术:

    1、在航空航天等行业,气流温度传感器是一种重要的传感器,被广泛应用于风洞流场的测试、航空发动机性能评价等领域。这些测量场合往往对气流温度传感器的动态特性有着很高的要求。特别是涉及到一些发动机燃烧室、尾喷管的测量时,不仅需要气流温度传感器能够实时反映气流温度发生的细微变化,还需要传感器具有相当的结构强度能承受高温、高速气流的冲刷。

    2、目前,热电偶测温技术因结构简单、测试结果可靠,已被广泛应用。业内通常使用时间常数来定量描述气流温度传感器的响应速度。对于热电偶而言,时间常数同偶丝的丝径成正比,丝径越细,时间常数越小。但是更细的丝径,其结构强度也越低,极易在高温、高速气流中断裂。而且更细的丝径对对偶丝制备技术、热电偶焊接工艺的要求也越高。因此在工程中一般采用偶丝直径(0.08~0.1)mm的热电偶制作气流温度传感器,这种气流温度传感器的时间常数通常为几十毫秒。而目前根据航空发动机压气机、涡轮等部件的测试需求,希望气流温度传感器的时间常数能达到几毫秒,甚至更低,同时可以承受上千度的高温和上百米每秒的高速气流冲击。这要求热电偶的丝径小于0.05mm,而现有技术难以实现。


    技术实现思路

    1、本发明的目的是针对现有热电偶气流温度传感器响应速度难以满足测试需求的问题,提供一种超细丝热电偶,可以实现对气流温度快速、准确的测量。

    2、本发明的一个方面提供一种超细丝热电偶,包括:正极超细丝、负极超细丝、正极偶丝、负极偶丝、绝缘瓷管、贵金属保护管、不锈钢保护管、保护套、陶瓷胶、接线端子、热缩管;

    3、贵金属保护管的一端与不锈钢保护管的一端通过焊接固定;绝缘瓷管通过陶瓷胶固定在贵金属保护管和不锈钢保护管内,绝缘瓷管的两端分别与贵金属保护管的另一端和不锈钢保护管的另一端平齐;

    4、绝缘瓷管内设置有互不连通的通孔,正极偶丝和负极偶丝通过陶瓷胶固定在通孔内,并伸出绝缘瓷管的两端;正极偶丝伸出贵金属保护管的一端通过焊接与正极超细丝相连,负极偶丝伸出贵金属保护管的一端通过焊接与负极超细丝相连,正极超细丝和负极超细丝之间通过焊接形成热电偶结点;

    5、保护套套在贵金属保护管上,覆盖正极超细丝、负极超细丝、正极偶丝、负极偶丝和贵金属保护管;正极偶丝和负极偶丝伸出不锈钢保护管的一端各自被热缩管包裹,并与接线端子内的接线柱相连;接线端子和不锈钢保护管之间通过焊接固定。

    6、优选地,所述正极超细丝和负极超细丝的丝径为0.01~0.05mm,丝长为0.5~1mm;正极超细丝和负极超细丝之间的热电偶结点的直径小于等于丝径的2倍。

    7、优选地,所述正极偶丝和负极偶丝的偶丝丝径为0.3~0.5mm。

    8、优选地,所述正极偶丝和负极偶丝伸出贵金属保护管的长度为偶丝丝径的10~15倍。

    9、优选地,所述正极超细丝与正极偶丝的材料相同;负极超细丝与负极偶丝的材料相同。

    10、优选地,所述贵金属保护管的材料为铂铱合金。

    11、优选地,所述不锈钢保护管内设置有水冷夹层,水冷夹层与设置在不锈钢保护管上的冷却水进出口相连。

    12、优选地,所述绝缘瓷管、贵金属保护管和不锈钢保护管之间的间隙通过陶瓷胶填充。

    13、优选地,所述超细丝热电偶的时间常数为1~10ms。

    14、本发明上述方面的超细丝热电偶可以实现对气流温度快速、准确的测量。



    技术特征:

    1.一种超细丝热电偶,其特征在于,包括:正极超细丝、负极超细丝、正极偶丝、负极偶丝、绝缘瓷管、贵金属保护管、不锈钢保护管、保护套、陶瓷胶、接线端子、热缩管;

    2.如权利要求1所述的超细丝热电偶,其特征在于,所述正极超细丝和负极超细丝的丝径为0.01~0.05mm,丝长为0.5~1mm;正极超细丝和负极超细丝之间的热电偶结点的直径小于等于丝径的2倍。

    3.如权利要求1或2所述的超细丝热电偶,其特征在于,所述正极偶丝和负极偶丝的偶丝丝径为0.3~0.5mm。

    4.如权利要求3所述的超细丝热电偶,其特征在于,所述正极偶丝和负极偶丝伸出贵金属保护管的长度为偶丝丝径的10~15倍。

    5.如权利要求1-4中任一项所述的超细丝热电偶,其特征在于,所述正极超细丝与正极偶丝的材料相同;负极超细丝与负极偶丝的材料相同。

    6.如权利要求1-5中任一项所述的超细丝热电偶,其特征在于,所述贵金属保护管的材料为铂铱合金。

    7.如权利要求1-6中任一项所述的超细丝热电偶,其特征在于,所述不锈钢保护管内设置有水冷夹层,水冷夹层与设置在不锈钢保护管上的冷却水进出口相连。

    8.如权利要求1-7中任一项所述的超细丝热电偶,其特征在于,所述绝缘瓷管、贵金属保护管和不锈钢保护管之间的间隙通过陶瓷胶填充。

    9.如权利要求1-8中任一项所述的超细丝热电偶,其特征在于,所述超细丝热电偶的时间常数为1~10ms。


    技术总结
    本发明公开了一种超细丝热电偶,包括:正极超细丝、负极超细丝、正极偶丝、负极偶丝、绝缘瓷管、贵金属保护管、不锈钢保护管、保护套、陶瓷胶、接线端子、热缩管;绝缘瓷管内设置有互不连通的通孔,正极偶丝和负极偶丝通过陶瓷胶固定在通孔内,并伸出绝缘瓷管的两端;正极偶丝伸出贵金属保护管的一端通过焊接与正极超细丝相连,负极偶丝伸出贵金属保护管的一端通过焊接与负极超细丝相连,正极超细丝和负极超细丝之间通过焊接形成热电偶结点;保护套套在贵金属保护管上;正极偶丝和负极偶丝伸出不锈钢保护管的一端被热缩管包裹,并与接线端子内的接线柱相连;接线端子和不锈钢保护管之间通过焊接固定。本发明可以实现对气流温度快速、准确的测量。

    技术研发人员:王筱庐,李亚晋,赵俭,余昊澄
    受保护的技术使用者:中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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