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什么是熱流量傳感器？ 怎么測試？單位是什么？
文章出處：Naichuang 人氣： 發(fā)表時(shí)間：2017-08-08 09:09
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。熱流傳感器的性能決定了熱流計(jì)的用途。
依據(jù)原理: 熱阻式，圓箔式，塞式(熱容式)，輻射式等
依據(jù)制造工藝: 線繞式，半導(dǎo)體式，超薄(薄膜)式等
依據(jù)工作溫度: 普通(小于200℃)，高溫(最高可達(dá)1900℃)
依據(jù)傳熱方式: 傳導(dǎo)熱流，輻射熱流，對流熱流
依據(jù)測量對象(用途): 表面，管道，輻射，地?zé)幔鹧娴?/span>
依據(jù)安裝方式: 接觸，非接觸(空間)
依據(jù)響應(yīng)時(shí)間: 穩(wěn)態(tài)，瞬態(tài)(快速響應(yīng))
依據(jù)冷卻方式: 自然，水冷
單位：Btu/(ft2.s)
換算：100W/cm2=88.055Btu/(ft2.s)
Btu British thermal unit 英美等國采用的熱量計(jì)量單位
標(biāo)稱：將1lbf的純水溫度升高1°F所需的熱量
傳感器
測量 形式 特點(diǎn)和用途
熱傳導(dǎo)或熱損失 接觸式，埋入安裝 小的埋孔和接觸熱阻，導(dǎo)熱系數(shù)盡可能一致，厚度越薄越好。用于固體中傳導(dǎo)熱流的測量，也可以用于比較法導(dǎo)熱系數(shù)的測定裝置
熱傳導(dǎo)或熱損失 接觸式，表面貼裝 厚度要薄(不破壞熱流場)，小的熱阻，表面輻射系數(shù)盡可能一致。用于固體散熱損失(包括對流和輻射)，水冷面的對流傳熱測量
熱傳導(dǎo)或熱損失 接觸式，空間安裝 垂直對準(zhǔn)無須接觸，不破壞熱流場，用于輻射傳熱的測量
熱流分布 純輻射式 消除對流和其它影響，測量純輻射熱流。用于(工業(yè)爐窯內(nèi))熱流分布的測量
熱流分布 全熱流式 測量對流和輻射熱流之和。用于(工業(yè)爐窯內(nèi))熱流分布的測量
流體輸送 熱量計(jì) 測量流體流量和流體熱焓值的乘積。用于測量流體輸送過程中的熱量
瞬態(tài)變化 熱容式，溫度變化式 利用溫度變化來測量。用于航空航天和軍工等測量瞬態(tài)變化很大的熱流量及其它特殊要求的場合
舉例說明，經(jīng)典的熱流傳感器
Gardon輻射熱流傳感器是經(jīng)典的輻射熱流傳感器，廣泛應(yīng)用于地面和飛行航空試驗(yàn)、火災(zāi)試驗(yàn)、可燃性試驗(yàn)熱流標(biāo)準(zhǔn)、傳熱研究、材料開發(fā)和窯爐開發(fā)。
Gardon輻射熱流傳感器標(biāo)配測量量程5~4000Btu/(ft2.s)
Gardon輻射熱流傳感器可選配置：包括四種安裝配置、水冷或用于傳感器體溫度測量的熱電偶。在工作溫度超過400°F時(shí)，應(yīng)選擇水冷。
Gardon輻射熱流傳感器得益于精巧的設(shè)計(jì)、堅(jiān)固的結(jié)構(gòu)和安裝的方便性，Gardon輻射熱流傳感器能夠在各種應(yīng)用中可靠、直接測量熱流。每個(gè)傳感器能夠在設(shè)計(jì)熱流水平上自產(chǎn)生10mv（標(biāo)稱）的輸出。Gardon輻射熱流傳感器可以極高分辨率連續(xù)讀取0~150%設(shè)計(jì)熱流。線性傳感器輸出與傳感器吸收的凈熱流成正比。
Gardon輻射熱流傳感器的特點(diǎn)：
* 線性輸出
* 輸出與熱流成正比
* 準(zhǔn)確、堅(jiān)固、可靠
* 便于安裝
* 非水冷式、水冷式、吹氣式
* 輻射熱流傳感器和限制視角附件
* 測量總熱流
* 測量輻射熱流
標(biāo)準(zhǔn)量程：4000，3000，2500，2000，1500，1000，500，250，200，100，50，30,25，20，15，10，5，2，1，0.5，0.2 Btu/(ft².s)。（可定制量程）
輸出信號：線性輸出，10 mv標(biāo)稱@全量程。
最高容許傳感器體溫度：400 °F。
過量程能力：150%量程，2-1000 Btu/(ft².s)時(shí)。
最大非線性：±2%全量程。
重復(fù)性：±1/2%
校準(zhǔn)擴(kuò)展不確定度：量程~250Btu/(ft².s)時(shí)為±3%，包含因子k=2（對于約95%的置信水平）。
Gardon輻射熱流傳感器的其他技術(shù)參數(shù)：
在多灰環(huán)境中使用時(shí)，Gardon輻射熱流傳感器應(yīng)采用吹氣。MEDTHERM吹氣裝置通過嚴(yán)格的NASA 性能測試（富燃料氧乙炔火焰近距離朝向視窗）。
Gardon輻射熱流傳感器的標(biāo)準(zhǔn)視窗材料為藍(lán)寶石，也可選擇其它材料。Gardon輻射熱流傳感器的標(biāo)準(zhǔn)視角：90°、120°和150°
Gardon輻射熱流傳感器的時(shí)間常數(shù)：（對階躍輻射熱輸入的63.2%響應(yīng)）
250~4000 Btu/(ft2.s)：<50 ms。
50~200 Btu/(ft2.s)：<100 ms。
2~30 Btu/(ft2.s)：<250 ms。
Gardon熱流傳感器64系列的結(jié)構(gòu)：
準(zhǔn)確、堅(jiān)固、可靠的圓箔式和塞式傳感器。
OFHC銅質(zhì)體，確保長傳感器壽命和信號穩(wěn)定性。
不銹鋼法蘭（如配備），便于安裝。
采用焊接接頭、銅絲編織屏蔽絞線、Teflon絕緣材料以及應(yīng)力釋放，防止受損和寄生信號，從而確保信號完整性。
Schmidt Boelter（塞式）熱流傳感器與Gardon熱流傳感器具有互補(bǔ)性，選擇Schmidt Boelter（塞式）熱流傳感器的考慮主要是基于：1、對流熱流是測量的重點(diǎn)；2、Gardon熱流傳感器的最小范圍是0-5W/cm2，如果熱流量小于這個(gè)范圍就要考慮用Schmidt-Boelter熱流傳感器了。Schmidt Boelter（塞式）熱流傳感器通用的測量范圍為：0.2~4 Btu/(ft2.s)
Schmidt Boelter（塞式）熱流傳感器的特點(diǎn)：
* 線性輸出
* 輸出與熱流成正比
* 準(zhǔn)確、堅(jiān)固、可靠
* 便于安裝
* 非水冷式、水冷式、吹氣式
* 輻射熱流傳感器和限制視角附件
* 測量總熱流
* 測量輻射熱流
Schmidt Boelter（塞式）熱流傳感器的結(jié)構(gòu)：
準(zhǔn)確、堅(jiān)固、可靠的圓箔式和塞式傳感器。
OFHC銅質(zhì)體，確保長傳感器壽命和信號穩(wěn)定性。
不銹鋼法蘭（如配備），便于安裝。
采用焊接接頭、銅絲編織屏蔽絞線、Teflon絕緣材料以及應(yīng)力釋放，防止受損和寄生信號，從而確保信號完整性。
標(biāo)準(zhǔn)安裝配置包括平滑表面 ，帶法蘭；螺紋表面 ，帶法蘭；平滑表面，無法蘭；螺紋表面，無法蘭。所有法蘭直徑為1.73"，安裝孔直徑0.150"，均勻排布在1.375"直徑的螺栓圓周上。水冷管（如配備）和吹氣管直徑為1/8"SST。所有管路長4"。（可定制其它直徑、長度和裝配）。所有螺紋規(guī)格為1-12UNF-2A。
Schmidt Boelter（塞式）熱流傳感器的規(guī)格：
標(biāo)準(zhǔn)量程：0.2~4 Btu/(ft2.s)。（可定制量程）
輸出信號：線性輸出，10 mv標(biāo)稱@全量程。
最高容許傳感器體溫度：400 °F。
過量程能力：150%量程，2-1000 Btu/(ft2.s)時(shí)。
最大非線性：±2%全量程。
重復(fù)性：±1/2%
校準(zhǔn)擴(kuò)展不確定度：量程~250Btu/(ft2.s)時(shí)為±3%，包含因子k=2（對于約95%的置信水平）。
時(shí)間常數(shù)：（對階躍輻射熱輸入的63.2%響應(yīng)）
250~4000 Btu/(ft2.s)：<50 ms。
50~200 Btu/(ft2.s)：<100 ms。
2~30 Btu/(ft2.s)：<250 ms。
傳感器類型：（標(biāo)準(zhǔn)，可定制）
0.2~4 Btu/(ft2.s)：塞式（5~100 Btu/(ft2.s)量程可定制）。
標(biāo)稱阻抗（帶標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)線）：塞式熱流傳感器：<250?。
非水冷傳感器吸熱性：在達(dá)到400 °F的最高傳感器體溫度前，傳感器可吸收的熱能：
非水冷式傳感器：6.2 Btu
水冷式傳感器但無水時(shí)：4.2 Btu
可選附件
可拆卸視窗附件（標(biāo)配藍(lán)寶石或可選視窗材料），可使基本型傳感器僅測量輻射熱流。
視角限制器附件，可使基本型傳感器用于150°、120°、90°、60°、30°、15°、或7°窄視角測量。
在多灰環(huán)境中使用時(shí)，Gardon輻射熱流傳感器應(yīng)采用吹氣。MEDTHERM吹氣裝置通過嚴(yán)格的NASA 性能測試（富燃料氧乙炔火焰近距離朝向視窗）。
Gardon輻射熱流傳感器的標(biāo)準(zhǔn)視窗材料為藍(lán)寶石，也可選擇其它材料。Gardon輻射熱流傳感器的標(biāo)準(zhǔn)視角：90°、120°和150°
Gardon輻射熱流傳感器的時(shí)間常數(shù)：（對階躍輻射熱輸入的63.2%響應(yīng)）
250~4000 Btu/(ft2.s)：<50 ms。
50~200 Btu/(ft2.s)：<100 ms。
2~30 Btu/(ft2.s)：<250 ms。
Gardon熱流傳感器64系列的結(jié)構(gòu)：
準(zhǔn)確、堅(jiān)固、可靠的圓箔式和塞式傳感器。
OFHC銅質(zhì)體，確保長傳感器壽命和信號穩(wěn)定性。
不銹鋼法蘭（如配備），便于安裝。
采用焊接接頭、銅絲編織屏蔽絞線、Teflon絕緣材料以及應(yīng)力釋放，防止受損和寄生信號，從而確保信號完整性。
