專利名稱：爆炸場耐瞬態(tài)高壓的快速響應(yīng)熱電偶的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于傳感器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種熱電偶，特別是一種適應(yīng)于爆炸場瞬態(tài)高壓環(huán)境下的快速響應(yīng)熱電偶。
背景技術(shù)：
由于溫壓、云爆彈藥爆炸后產(chǎn)生急劇的高壓效應(yīng)和持續(xù)時(shí)間很長的高溫效應(yīng)，特別適合于對付建筑物或防御工事等密閉、半密閉環(huán)境內(nèi)的軟目標(biāo)和有生力量，成為世界各軍事強(qiáng)國的研究熱點(diǎn)。在溫壓、云爆彈藥的研究、生產(chǎn)過程中，需要測量爆炸場內(nèi)爆炸火球溫度，研究爆炸火球內(nèi)爆炸溫度的時(shí)空分布規(guī)律，這對于溫壓、云爆彈藥毀傷威力的評估具 有重要的意義。目前對于溫度測量的方法有接觸法和非接觸法。接觸法測量主要采用的是熱電偶，熱電偶的結(jié)構(gòu)形式主有鎧裝型熱電偶和裸露型熱電偶。如中國專利ZL200420087876. 6公開了一種高溫耐磨快速響應(yīng)熱電偶，它是一種鎧裝型熱電偶，包括熱電偶保護(hù)管、熱電偶、外殼、固定螺栓、耐高溫密封墊、超細(xì)晶組織的高硬度涂層。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，耐磨涂層增大了熱電偶的使用壽命，其缺點(diǎn)是由于熱電偶的外部有保護(hù)套，外部熱量首先通過外保護(hù)套的熱傳導(dǎo)作用，才能將熱傳遞給熱電偶偶結(jié)，熱電偶的響應(yīng)時(shí)間比較長，為5 6秒，對于溫壓/云爆彈藥爆炸場，后燃燒效應(yīng)產(chǎn)生的爆炸溫度持續(xù)時(shí)間為一百多毫秒量級，因此對于爆炸場爆炸火球響應(yīng)溫度測量的熱電偶，除了要求結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，能承受爆炸沖擊波作用外，還要求熱電偶響應(yīng)時(shí)間短，時(shí)間常數(shù)為毫秒級，能快速響應(yīng)爆炸火球的溫度變化。裸露性熱電偶如科學(xué)出版社出版的《傳感器應(yīng)用技巧141例》書，第94頁中65熱響應(yīng)速度非?？斓臉O細(xì)熱電偶，文中提到一種熱電偶偶絲直徑O. 025mm，響應(yīng)時(shí)間25 μ S。其缺點(diǎn)是偶絲結(jié)構(gòu)強(qiáng)度低，在爆炸場瞬態(tài)沖擊波作用下偶絲易于損壞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種爆炸場耐瞬態(tài)高壓的快速響應(yīng)熱電偶，該熱電偶適用溫壓/云爆炸藥爆炸環(huán)境，能耐瞬態(tài)高壓作用，而且熱電偶制作簡單、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高、響應(yīng)時(shí)間短。為了實(shí)現(xiàn)上述任務(wù)，本發(fā)明采取如下的技術(shù)解決方案一種爆炸場耐瞬態(tài)高壓的快速響應(yīng)熱電偶，其特征在于，由熱電偶絲、隔溫絕緣膠、連接器、壓螺、信號線和外殼組成，其中所述的連接器位于外殼內(nèi)部，連接器一端連接信號線，另一端連接熱電偶絲，外殼內(nèi)部填充隔溫絕緣膠將連接器和熱電偶絲包裹，伸出外殼的熱電偶絲除露出部分外，均由隔溫絕緣膠構(gòu)成的圓錐形結(jié)構(gòu)包裹。熱電偶絲為直徑為Φ0. 2的WRe5/26鎢錸熱電偶絲，WRe5/26鎢錸熱電偶絲機(jī)械強(qiáng)度大，抗脆化能力強(qiáng)。隔溫絕緣膠由磷酸液和氧化銅組成的無機(jī)粘結(jié)膠，其特點(diǎn)是粘結(jié)強(qiáng)度高，固化后耐沖擊、高溫性能比較好。聯(lián)接器為一對，是一個(gè)中心為臺(tái)階孔的圓柱體，兩端外徑上分別有一個(gè)與壓螺配合的螺紋孔，熱電偶絲和信號線分別從連接器的一端中心孔穿入，由壓螺壓緊連接導(dǎo)通。外殼是一個(gè)中心有臺(tái)階孔的圓柱，一端外壁設(shè)為六方結(jié)構(gòu)，另一端外壁為圓柱，其余部分為外螺紋，一對連接器位于殼體內(nèi)部，連接器一端用于連接熱電偶絲，另一端用于連接信號線，其余部分填充隔溫絕緣膠。伸出外殼的熱電偶絲除露出端外，由隔溫絕緣膠構(gòu)成的圓錐形結(jié)構(gòu)包裹。圓錐形結(jié)構(gòu)所形成的斜面改變沖擊波反射壓作用方向，使熱電偶偶絲的受到的沖擊波作用力減小。本發(fā)明的爆炸場耐瞬態(tài)高壓的快速響應(yīng)熱電偶，其有益效果體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面(I)結(jié)構(gòu)簡單，使用由磷酸液和氧化銅組成的無機(jī)粘結(jié)膠作為隔溫絕緣膠，這種膠體配制簡單，固化時(shí)間短，制作簡單、方便。 (2)在爆炸場使用，在沖擊波超壓為13MPa的環(huán)境使用，熱電偶偶結(jié)沒有被損壞，可有效的獲取測量數(shù)據(jù)。


圖I是本發(fā)明的爆炸場耐瞬態(tài)高壓的快速響應(yīng)熱電偶結(jié)構(gòu)剖面示意圖。圖2熱電偶測試溫度曲線。圖3沖擊波超壓曲線。下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳述。
具體實(shí)施例方式如圖I所示，按照本發(fā)明的技術(shù)方案，本實(shí)施例給出一種爆炸場耐瞬態(tài)高壓的快速響應(yīng)熱電偶的具體結(jié)構(gòu)，包括熱電偶絲I、隔溫絕緣膠2、連接器3、壓螺4、信號線5、外殼6。其中，連接器3位于外殼6內(nèi)部，連接器3 —端連接信號線5，另一端連接熱電偶絲I，外殼6內(nèi)部填充隔溫絕緣膠2將連接器3和熱電偶絲I包裹，伸出外殼6的熱電偶絲I除露出部分外，均由隔溫絕緣膠2構(gòu)成的圓錐形結(jié)構(gòu)包裹。本實(shí)施例中，熱電偶絲I選用直徑為Φ0. 2mm的WRe5/26鎢錸熱電偶絲。聯(lián)接器3是兩個(gè)中心有臺(tái)階孔的圓柱，距離兩端頭一定距離的外徑上分別有一個(gè)與壓螺4配合的螺紋孔。壓螺4是4個(gè)相同大小的螺釘。兩根熱電偶絲I分別穿入聯(lián)接器3的中心小孔，壓螺4通過螺孔壓緊熱電偶絲I。信號線5是雙芯線，分別穿入連接器3的大中心孔，壓螺5旋入螺紋孔壓緊導(dǎo)線。外殼6是中心為通孔的金屬柱體，外徑一端設(shè)為六方結(jié)構(gòu)，外徑的其余部分設(shè)為外螺紋，用于連接安裝結(jié)構(gòu)。熱電偶絲I、連接器3、壓螺4、信號線5組成的組件從外殼6—端有六方的中心孔穿入，熱電偶絲I從另一端穿出，連接器3大約在外殼6的中心位置，熱電偶絲I伸出外殼6部分的長度大約8_。隔溫絕緣膠2由磷酸和氧化銅粉末I 1配合而成，攪拌均勻形成膠體，在固化前，從外殼6的熱電偶絲I穿出端灌入外殼6，等待膠體凝固后，將伸出隔溫絕緣膠2的熱電偶電極絲I彎曲成半門字型對接結(jié)構(gòu)，焊接成偶結(jié)，然后再重新配隔溫絕緣膠2，固化前灌入熱電偶所在端面，形成圓錐形形狀。本實(shí)施例制備的爆炸場耐瞬態(tài)高壓的快速響應(yīng)熱電偶，送陜西省計(jì)量科學(xué)研究院熱電偶鑒定中心，依據(jù)JJG576-1988《工作用鎢錸熱電偶》進(jìn)行鑒定，結(jié)果表明，測量精度滿足工業(yè)熱電偶要求。經(jīng)鑒定，爆炸場耐瞬態(tài)高壓的快速響應(yīng)熱電偶的響應(yīng)時(shí)間小于2毫秒。通過水浴法對該爆炸場耐瞬態(tài)高壓的快速響應(yīng)熱電偶的上升時(shí)間進(jìn)行測試，其響應(yīng)時(shí)間同樣小于2毫秒。申請人:采用本發(fā)明的爆炸場耐瞬態(tài)高壓的快速響應(yīng)熱電偶，在爆炸罐進(jìn)行某2kg溫壓藥爆炸熱效應(yīng)測試時(shí)，在I. 3米處測試溫度為1800°C，溫度上升時(shí)間為34毫秒。在I. 3米處用壓電型壓力傳感器測量的沖擊波超壓峰值為13MPa，說明承受沖擊作用強(qiáng)，能適應(yīng)溫壓、云爆彈藥爆炸場高壓環(huán)境測試。圖2、圖3分別是是2Kg某溫壓炸藥爆炸時(shí)用本發(fā)明在距爆心I. 3米處測得的溫度曲線和壓力傳感器器測量的沖擊波壓力曲線?！?br> 權(quán)利要求
1.一種爆炸場耐瞬態(tài)高壓的快速響應(yīng)熱電偶，其特征在于，由熱電偶絲(I)、隔溫絕緣膠(2)、連接器(3)、壓螺(4)、信號線(5)和外殼(6)組成，其中 所述的連接器(3)位于外殼(6)內(nèi)部，連接器(3) —端連接信號線(5)，另一端連接熱電偶絲(1)，外殼(6)內(nèi)部填充隔溫絕緣膠(2)將連接器(3)和熱電偶絲(I)包裹，伸出外殼(6)的熱電偶絲(I)除露出部分外，均由隔溫絕緣膠(2)構(gòu)成的圓錐形結(jié)構(gòu)包裹。
2.如權(quán)利I所述的爆炸場耐瞬態(tài)高壓的快速響應(yīng)熱電偶，其特征在于，所述的熱偶絲Cl)為直徑等于O. 2mm的鎢錸熱偶絲。
3.如權(quán)利I所述的爆炸場耐瞬態(tài)高壓的快速響應(yīng)熱電偶，其特征在于，所述的隔溫絕緣膠(2)為由磷酸和氧化銅配成的有機(jī)膠絕熱材料。
4.如權(quán)利I所述的爆炸場耐瞬態(tài)高壓的快速響應(yīng)熱電偶，其特征在于，所述的連接器(5)是中心為臺(tái)階孔的圓柱，兩端外徑上各有一個(gè)和壓螺配合的螺紋孔。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種爆炸場耐瞬態(tài)高壓的快速響應(yīng)熱電偶，由熱電偶絲、隔溫絕緣膠、連接器、壓螺、信號線，殼體組成。其特點(diǎn)是連接器將熱電偶絲和信號線連接，置于殼體的內(nèi)部，殼體的其他位置填充隔溫絕緣膠，隔溫絕緣膠固化后，將熱電偶焊接成偶，然后將隔溫絕緣膠填充到熱電偶絲伸出殼體的端部，形成圓錐形結(jié)構(gòu)，其斜面使沖擊波反射壓向偶結(jié)外的其他方向反射。本發(fā)明顯著優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，制作方便，響應(yīng)時(shí)間短，熱電偶在較高的沖擊波作用下不被損壞，適應(yīng)于溫壓彈/云爆彈藥爆炸場使用。
文檔編號G01K7/02GK102818647SQ20121028659
公開日2012年12月12日 申請日期2012年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月13日
發(fā)明者李芝絨, 蘇健軍, 王勝強(qiáng), 殷俊蘭, 姬建榮, 潘文, 孔霖, 茍兵旺, 張俊峰, 趙超越 申請人:西安近代化學(xué)研究所