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一种基于双丝热电偶的动态温度探针 

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摘要:本发明涉及动态温度测试技术领域,具体涉及一种基于双细丝热电偶的动态温度探针,包括偶丝支杆、探针支杆、热电偶测量接点和热电偶偶丝,偶丝支杆做成尖劈型,偶丝支杆支撑热电偶偶丝,双丝热电偶放置在支杆前缘,平行于来流,减小绕流对测量接点的影响,提升温度探针的响应频率,热电偶偶丝通过偶丝支杆拉直,呈“一”型,热电偶测量接点位于中间位置。迎向气流方向,两根热电偶平行放置,确保测量同一温度点。裸露热电偶偶丝与偶丝支杆成“П”型,该形状可以保证热电偶与流场充分接触,并方便更换热电偶偶丝。本发明提出了一种新的动态误差修正方法,基于二阶补偿策略的温度测量方法,能够根据实际温度动态变化调整补偿参数。通过实验和理论分析,结合计算流体动力学CFD模拟,本发明能够直接从热电偶的测量数据中提取关键信息,从而提高热电偶的动态响应。

主权项:1.一种基于双热电偶的动态温度探针,由偶丝支杆1、探针支杆2、刚玉管3、粗热电偶测量接点4、细热电偶测量接点5、粗热电偶偶丝6、细热电偶偶丝7组成,其特征在于:偶丝支杆1与探针支杆2连接,在偶丝支杆1前缘开两个“Г”型通孔并贯穿探针支杆2,圆台型探针支杆2以减小支杆对流场的干扰,刚玉管3固定于偶丝支杆1和探针支杆2“Г”型通孔内,用于粗热电偶偶丝6和细热电偶偶丝7的隔热绝缘,粗热电偶偶丝6和细热电偶偶丝7通过刚玉管3内孔引出,双丝热电偶探针头部裸露偶丝拉紧且呈“—”型,粗热电偶测量接点4、细热电偶测量接点5位于裸露偶丝中间;偶丝支杆1采用耐高温合金材料制成,偶丝支杆1为尖劈型支杆,内部为中空的“Г”型圆柱支杆,由半圆柱和三棱柱构成,半圆柱直径为2~4毫米,高度为8~20毫米,三棱柱边长为4~8毫米,中空“Г”型圆柱直径为1~2毫米,高度为6~15毫米,偶丝支杆1采用弯头设计,可以避免偶丝折断,延长偶丝寿命,偶丝支杆1中轴线距探针支杆2中轴线的距离为4~6毫米;探针支杆2的形状为圆台,有助于减小探针支杆对流场中的扰动,圆台采用上小下大的设计,上园直径为6~12毫米,下圆直径为10毫米至20毫米,在偶丝支杆1固定位置开有直径1毫米至2毫米的通孔;刚玉管3开“F”型通孔,用于穿过粗热电偶偶丝6及细热电偶偶丝7,其直径为0.2毫米~0.5毫米,该刚玉管3通过绝热粘接材料固定于偶丝支杆1和探针支杆2内;粗热电偶偶丝6及细热电偶偶丝7穿过和固定在刚玉管3内,通过偶丝支杆1拉直,粗热电偶偶丝6及细热电偶偶丝7裸露部分与探针支杆2头部上表面平行,呈“—”型,粗热电偶测量接点4及细热电偶测量接点5位于裸露热电偶偶丝的中间,面对来流方向,粗热电偶偶丝6及细热电偶偶丝7裸露部分与两个偶丝支杆分别呈“П”型,粗热电偶偶丝6直径为50微米至100微米,细热电偶偶丝7直径为25微米至50微米;本发明提出了一种基于双丝热电偶的温度测量修正方法,热电偶的动态特性可以用二阶传递函数来描述,表达式为: 该函数可以视为两个一阶传递函数的叠加,分别与热电偶测量接点和热电偶丝相关。其具体表达式为 Hz=m1H1z+m2H2z分析得出,不同丝径的热电偶在m1和m2的值上保持不变,τ1与雷诺数的关系满足公式:logΔ=a0+a1logRe,Δ=m1τ1+m2τ2τ2与雷诺数的关系满足公式:logτ2=β0+β1logRe在相同的入口流量条件下,不同丝径间τ2的比值是定值,可过两根较粗的热电偶之间τ2的比值反推出较细热电偶的τ2,再通过上述关系式获得较细热电偶的τ1值。通过对两根较粗热电偶的m1和m2值进行处理,能够近似地估算出更细热电偶的m1和m2值,即可获得较细热电偶的二阶传递函数。

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百度查询: 北京航空航天大学 一种基于双丝热电偶的动态温度探针

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