熱沉式熱流傳感器焊接工藝研究（一）

摘 要：在科學(xué)技術(shù)，工業(yè)生產(chǎn)和工程建設(shè)過程中，熱通量以多種方式傳遞，其中最常見的三種模式是熱傳導(dǎo)，對流和輻射。 隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，熱流密度的測量技術(shù)受到越來越多的關(guān)注。 在熱分析監(jiān)測領(lǐng)域，熱流密度測量的重要性也已被確認(rèn)和認(rèn)可了，并且相應(yīng)的熱通量測量方法得到了很大的發(fā)展和廣泛應(yīng)用。熱流傳感器是測量熱傳遞（熱流密度或熱通量）的基本工具，本文結(jié)合熱沉式熱流傳感器的原理、用途、結(jié)構(gòu)構(gòu)成等進(jìn)行焊接工藝的研究。

關(guān)鍵詞：熱流測量；特點(diǎn)是尺寸??；焊接

一、引言

節(jié)能與環(huán)境保護(hù)是全球性的緊迫問題，人類生產(chǎn)、生活中的能量和用品大都是通過熱力過程轉(zhuǎn)換得來，能量的耗散也在這個過程中。熱流傳感器是測量熱傳遞（熱流密度或熱通量）的基本工具，是構(gòu)成熱流計(jì)的最關(guān)鍵器件。

熱沉式熱流傳感器是溫度梯度型熱流傳感器中的一種。主要可應(yīng)用于：燃燒室輻射熱通量的測量，太陽能輻射強(qiáng)度，火災(zāi)實(shí)驗(yàn)，材料研發(fā)，熔爐研發(fā)等熱傳遞研究中。這類傳感器的原理是：當(dāng)熱量從康銅表面進(jìn)入，這個熱使康銅的溫度升高。且沿著康銅的徑向傳到銅熱沉體上，并通過熱沉體耗散到周圍環(huán)境中去?？点~箔中心的溫度高于它周徑上的溫度，這個溫度差很容易由熱電偶檢測并輸出與之對應(yīng)的電壓信號E。這個電壓信號可以很容易地與康銅表面的熱射通量q建立起函數(shù)關(guān)系，就可進(jìn)行熱流測量。通常其關(guān)系可表達(dá)為：

E/q=αR2/S （1）

式中：E/q是熱流計(jì)的靈敏度，mV/（W/m2）

α是系數(shù)

R是康銅的半徑，m

S是康銅的厚度，m

圖1是熱沉式傳感器的典型結(jié)構(gòu)圖，包括一個康銅圓形薄片。通過焊接工藝將感應(yīng)薄片連接在一個無氧銅熱沉體上，銅導(dǎo)線連接在感應(yīng)薄片中心點(diǎn)以及熱沉體任何位置。用銅—康銅熱電偶測量薄片中心和邊緣的溫度差，這個溫度差加上熱沉體自身的溫度，就是感應(yīng)薄片的中心溫度。它的基本響應(yīng)特性參數(shù)是靈敏度、測量范圍和時間常數(shù)，這些特性取決于薄片的直徑和厚度。對于給定的熱流，傳感器的靈敏度和圓形薄片的中心和邊緣的溫度差成比例。為了增加靈敏度，薄片應(yīng)當(dāng)更薄或者直徑更大。傳感器的測量范圍受到薄片中心最大允許溫度的限制。

康銅箔是焊到空心圓柱體的銅熱沉上。一條銅引線焊到康銅箔中心，這樣就得到一個由銅引線—康銅箔—銅熱沉體組成的差分熱電偶對—熱電堆。焊在康銅箔中心的銅引線與焊在銅熱沉體上的銅引線構(gòu)成熱電堆的輸出。

二、 熱沉式熱流傳感器焊接工藝分析

熱阻式熱流計(jì)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是尺寸小，康銅片的尺寸很薄。需要把康銅和熱沉體之間緊密連接起來，保持良好的熱傳導(dǎo)。銅導(dǎo)線的焊接。選用直徑為0.25mm的純銅絲為導(dǎo)線。

三、結(jié)語

熱沉式熱流傳感器使用精度要求高，因焊接有難度，所以進(jìn)行熱沉式熱流傳感器焊接工藝進(jìn)行分析研究，得出最佳的焊接工藝。詳細(xì)工藝見熱沉式熱流傳感器焊接工藝研究（二）

參考文獻(xiàn)

[1] 劉初平編.氣動熱與熱防護(hù)試驗(yàn)熱流測量[M].國防工業(yè)出版社，2013

[2] 林貽強(qiáng)，芮冬梅.熱電偶測量端的焊接方法.儀器儀表標(biāo)準(zhǔn)化與計(jì)量， 2001（6）：38～39

作者簡介

李軍（1978-），男（漢族），四川三臺人，本科，綿陽富林嵐科技有限責(zé)任公司董事長兼總經(jīng)理，研究方向：電子、機(jī)械產(chǎn)品 無人機(jī)、傳感器的設(shè)計(jì)開發(fā)及企業(yè)管理。

（作者單位：綿陽富林嵐科技有限責(zé)任公司）