專利名稱：貫穿式表面熱電偶的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于傳感器技術(shù)領(lǐng)域，更進一步涉及一種敏感元件可移動的貫穿式表面熱電偶。
發(fā)動機氣缸及其它熱力容器內(nèi)近固體壁面的流體溫度隨著距壁面距離的不同有著很大的變化，從而影響到流體與壁面的傳熱量及缸體或容器的熱負(fù)荷。通過測量近壁面的不同流層的流體溫度，可以達到檢測流體與固體壁面?zhèn)鳠崃康哪康?。發(fā)動機缸內(nèi)近壁面邊界層內(nèi)溫度測量相當(dāng)困難，這方面報道寥寥無幾，僅有的資料表明，以往的測量均采用以喇曼散射技術(shù)為基礎(chǔ)的光學(xué)方法，此種方法的缺點是它不僅需要較為復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)，而且，應(yīng)用于發(fā)動機缸內(nèi)近壁面邊界層內(nèi)的溫度測量時還存在著兩方面的問題，一方面是因為其只有透明火焰光束才能穿過，所以僅能夠測量透明火焰的汽油發(fā)動機缸內(nèi)近壁面邊界層內(nèi)的溫度，而不能用于非透明火焰的柴油機發(fā)動機缸內(nèi)近壁面邊界層內(nèi)的溫度測量；另一方面，因為在發(fā)動機缸內(nèi)的火力側(cè)，壁面上不同位置的近壁面邊界層內(nèi)的溫度是變化的，而它只能測量整體壁面的平均值，不能測量壁面上局部位置的近壁面邊界層內(nèi)的溫度。
本實用新型的目的在于提供一種能貫穿發(fā)動機缸蓋，敏感元件可伸入發(fā)動機缸內(nèi)且可沿缸蓋火力側(cè)壁面垂直方向微動的表面熱電偶，它可對缸內(nèi)近壁面不同流層的溫度進行測量，從而獲得熱邊界層的溫度，具有設(shè)計思路新穎、結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、測量準(zhǔn)確率高的特點。
為達到上述目的，本實用新型的解決方案是它包括敏感元件、桿體和微調(diào)器，敏感元件由基體和表面熱電偶組成，通過桿體將敏感元件和微調(diào)器連接在一起，從而通過旋轉(zhuǎn)微調(diào)器可使敏感元件沿傳感器軸線方向移動，采集到不同流層的溫度值。
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步的描述。


圖1為本實用新型整體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本實用新型敏感元件1的內(nèi)部結(jié)構(gòu)剖視圖。
圖3為本實用新型桿體2的內(nèi)部結(jié)構(gòu)剖視圖。
圖4為本實用新型微調(diào)器內(nèi)部3結(jié)構(gòu)剖視圖。
參見圖1，本實用新型包括一敏感元件1、桿體2和微調(diào)器3。敏感元件1的上端與桿體2的下端連接，敏感元件1上布置有兩根相互絕緣的熱電偶絲7，熱電偶絲7穿過桿體2與微調(diào)器3從中心孔引出，桿體2的上部穿過微調(diào)器3通過螺紋和突緣與微調(diào)器3上的微調(diào)器蓋10連接。
參見圖2，本實用新型的敏感元件1是在非金屬絕熱材料圓柱體基體5中布置兩根熱偶絲7，兩根熱偶絲7的下端面與基體5的下端面平齊，兩根熱偶絲7與基體5通過非金屬絕熱填料6固裝在一起，在基體5的下端面上有用陰極賤射將兩跟偶絲7連通的金屬膜層4。
參見圖3，本實用新型的桿體2為一空心金屬材料圓桿，其上部加工有圓柱體突臺和螺紋，與微調(diào)器3聯(lián)接。
參見圖4，本實用新型的微調(diào)器3是在一金屬材料空心圓柱體固定標(biāo)尺8內(nèi)壁止加工有螺紋，與桿體2的上部螺紋配合，固定標(biāo)尺8的下部加工有突臺和螺紋，供使用時安裝在發(fā)動機上，活動標(biāo)尺9與固定標(biāo)尺8套裝在一起，其間的配合為間隙配合?；顒訕?biāo)尺9的上部通過螺紋與微調(diào)器蓋10聯(lián)結(jié)，并夾緊桿體2上端的聯(lián)結(jié)突緣，使活動標(biāo)尺9和桿體2及微調(diào)器蓋緊固在一起。
本實用新型貫穿式表面熱電偶的工作過程為將本實用新型從發(fā)動機氣缸蓋外部插入缸蓋，使其敏感元件1進入發(fā)動機缸內(nèi)近壁流體層內(nèi)，然后，將兩根偶絲7經(jīng)補償導(dǎo)線接到數(shù)據(jù)采集儀的輸入端。發(fā)動機運行時，缸內(nèi)熱流體與該貫穿式表面熱電偶敏感元件1中的膜層4接觸，進行熱量交換，由于膜層4很薄，響應(yīng)很快，膜層4溫度瞬間變化，在熱電效應(yīng)和接觸效應(yīng)的作用下，熱電偶回路中便產(chǎn)生一個電壓信號，該電壓信號利用二次儀表的數(shù)據(jù)采集儀采集和顯示。旋轉(zhuǎn)微調(diào)器3的活動標(biāo)尺9調(diào)整敏感元件膜層4的位置，使敏感元件1沿傳感器軸線方向移動，便可以采集到不同流層的溫度值。
權(quán)利要求1.一種貫穿式表面熱電偶，包括一敏感元件(1)，其特征在于，敏感元件(1)的上端與桿體(2)的下端連接，敏感元件(1)上布置有兩根相互絕緣的熱電偶絲(7)，熱電偶絲(7)穿過桿體(2)和微調(diào)器(3)從中心孔引出，桿體(2)的上部穿過微調(diào)器(3)通過螺紋和突緣與微調(diào)器(3)上的微調(diào)器蓋(10)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的貫穿式表面熱電偶，其特征在于，敏感元件(1)包括一非金屬絕熱材料圓柱體基體(5)，基體(5)中布置兩根熱偶絲(7)，兩根熱偶絲(7)的下端面與基體(5)的下端面平齊，兩根熱偶絲(7)與基體(5)通過非金屬絕熱填料(6)固裝在一起，在基體(5)的下端面上用陰極濺射形成有將兩根偶絲(7)連通的金屬膜層(4)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的貫穿式表面熱電偶，其特征在于，桿體(2)為一空心金屬材料圓桿，其上部加工有圓柱體突臺和螺紋。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的貫穿式表面熱電偶，其特征在于，微調(diào)器(3)包括一固定標(biāo)尺(8)，固定標(biāo)尺(8)內(nèi)壁上加工有螺紋，固定標(biāo)尺(8)的下部加工有突臺和螺紋，活動標(biāo)尺(9)與固定標(biāo)尺(8)套裝在一起，活動標(biāo)尺(9)的上部通過螺紋與微調(diào)器蓋(10)聯(lián)結(jié)，并夾緊桿體(2)上端的聯(lián)結(jié)突緣，使活動標(biāo)尺(9)和桿體(2)及微調(diào)器蓋緊固在一起。
專利摘要一種敏感元件可移動的貫穿式表面熱電偶,它包括敏感元件、桿體和微調(diào)器。敏感元件由基體和表面熱電偶組成,通過桿體將敏感元件和微調(diào)器連接在一起,從而通過微調(diào)器使敏感元件沿傳感器軸線方向移動,達到測量流體不同流層溫度的目的,具有設(shè)計新穎、結(jié)構(gòu)簡單、使用方便的特點,可適用于汽油發(fā)動機和柴油機的缸內(nèi)近壁面邊界層內(nèi)的溫度測量。
文檔編號G01K7/02GK2492845SQ0121294
公開日2002年5月22日 申請日期2001年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月16日
發(fā)明者劉明安, 潘克煜 申請人:西安交通大學(xué)