接觸式高溫溫度傳感器校準裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種接觸式高溫溫度傳感器校準裝置。該校準裝置由密閉腔體、高溫熱源、溫度基準源、真空與充氣系統(tǒng)、熱防護系統(tǒng)、熱源位移機構(gòu)等部分構(gòu)成，主要用于接觸式高溫溫度傳感器的校準，該傳感器測溫上限在1600℃以上并且需要在1600℃以上的溫度點進行校準。
【專利說明】接觸式高溫溫度傳感器校準裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于接觸式溫度測量【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種用于接觸式高溫溫度傳感器校準裝置的架構(gòu)設(shè)計。

【背景技術(shù)】
[0002]按照測溫時是否與被測對象接觸來區(qū)分，溫度傳感器可分為接觸式和非接觸式兩大類，前者包括熱電偶、熱電阻、水銀溫度計等；后者主要是各種輻射測溫儀。對于溫度傳感器的校準，接觸式溫度傳感器一般使用恒溫槽和干體式檢定爐；非接觸式的輻射測溫儀則使用黑體爐進行校準。
[0003]目前已知的接觸式溫度傳感器校準設(shè)備中，能夠提供的最高校準溫度為1600°C。在常規(guī)接觸式溫度傳感器中，熱電偶的測溫上限較高(一種鎢錸熱電偶的測溫上限可達2300°C )，而對熱電偶進行校準時，并不需要在其量程高限設(shè)置校準溫度點進行校準，常規(guī)做法是:在易于實現(xiàn)的溫度范圍內(nèi)設(shè)置溫度點(如1000°c、i20(rc、i60(rc等)進行校準，更高溫度點下熱電偶的校準則可根據(jù)已測較低溫度點輸出和熱電偶自身特性外推來進行。
[0004]而對于某些特種接觸式高溫溫度傳感器(如基于黑體輻射測溫原理、測溫上限為2500°C的高溫藍寶石光纖溫度傳感器)，由于現(xiàn)有校準設(shè)備工作溫度上限的限制和傳感器在高溫溫區(qū)輸出特性難以外推等原因，無法使用現(xiàn)有的校準設(shè)備進行高溫溫區(qū)的校準。
[0005]對于這類高溫溫度傳感器而言，在高溫溫區(qū)校準需要的條件包括:溫度可調(diào)的高溫溫度環(huán)境、高溫溫度測量基準源、對傳感器的熱防護和抗氧化保護等。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種接觸式高溫溫度傳感器校準裝置，對接觸式高溫溫度傳感器在高溫溫區(qū)進行校準。
[0007]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種接觸式高溫溫度傳感器校準裝置，其特征是包括以下組成部分:
[0008](I)、一個能夠提供高溫環(huán)境的熱源，該熱源由產(chǎn)生集中熱流的內(nèi)部分和提供能量的外部分組成，兩部分可通過密封措施實現(xiàn)空氣隔離，高溫熱源的內(nèi)部分能夠直接對高溫溫度傳感器的敏感元件進行加熱使之達到所需溫度，并且在工作過程中既不需要含氧成分物質(zhì)參與、又不生成含氧成分；
[0009](2)、一個熱源位移機構(gòu)，能夠在加熱過程中調(diào)整熱源與傳感器敏感元件的距離，從而改變校準溫度；
[0010](3)、一個輻射式溫度基準源，該溫度基準源能夠?qū)鞲衅髅舾性臏囟冗M行高動態(tài)測量，測溫上限應(yīng)不低于3000°C ；
[0011](4)、一個熱防護系統(tǒng)，能夠?qū)鞲衅鞯姆悄蜏夭糠诌M行熱防護，如有必要，還應(yīng)對溫度基準源進行熱防護；
[0012](5)、一個真空與充氣系統(tǒng)，提供低氧的校準環(huán)境，使傳感器敏感元件免于在高溫環(huán)境下的氧化損害；
[0013]出)、一個數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)，通過線纜與溫度基準源、傳感器相連，為兩者提供電源，并采集與處理兩者的測量信號；
[0014](7)、一個水冷卻系統(tǒng)，校準時以水冷的方式為溫度基準源和傳感器中不耐高溫的部分提供熱防護；
[0015](8)、一個密閉的環(huán)境，由密閉腔體提供，能夠?qū)⑿虱h(huán)境封閉；
[0016]其中高溫熱源的內(nèi)部分、熱源位移機構(gòu)、熱防護系統(tǒng)、溫度基準源和傳感器位于密閉腔體內(nèi)。密閉腔體外為熱源的外部分、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、真空與充氣系統(tǒng)和水冷卻系統(tǒng)。
[0017]本發(fā)明的優(yōu)點:
[0018]本發(fā)明提出的校準裝置架構(gòu)中，使用熱源直接加熱傳感器敏感元件的方法提供校準溫度環(huán)境，加熱效率高、溫度上限高，同時采用輻射式溫度基準源對傳感器敏感元件進行溫度測量，采用熱源位移機構(gòu)調(diào)整校準溫度，從而具備了常規(guī)校準系統(tǒng)不具備的高溫溫區(qū)(1600°C以上)校準能力；
[0019]考慮到高溫環(huán)境對傳感器非耐溫部位和溫度基準源的損傷，設(shè)計了熱防護系統(tǒng)；
[0020]考慮到高溫氧化環(huán)境對傳感器溫度敏感元件的氧化損害，設(shè)計了密閉腔體結(jié)構(gòu)安裝其他組件，校準前可通過抽真空和灌充保護性氣體的方式提供無氧環(huán)境，熱源系統(tǒng)在校準過程中也不會對敏感元件產(chǎn)生氧化損害。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1是本發(fā)明的架構(gòu)圖。
[0022]圖2是本發(fā)明實施例的架構(gòu)圖。

【具體實施方式】
[0023]如圖1所示，本發(fā)明包括(I) 一個能夠提供高溫環(huán)境的熱源，該熱源由產(chǎn)生集中熱流的內(nèi)部分和提供能量的外部分組成，兩部分可通過密封措施實現(xiàn)空氣隔離，高溫熱源的內(nèi)部分能夠直接對高溫溫度傳感器的敏感元件進行加熱使之達到所需溫度，并且在工作過程中既不需要含氧成分物質(zhì)參與、又不生成含氧成分；(2)、一個熱源位移機構(gòu)，能夠在加熱過程中調(diào)整熱源與傳感器敏感元件的距離，從而改變校準溫度；(3)、一個輻射式溫度基準源，該溫度基準源能夠?qū)鞲衅髅舾性臏囟冗M行高動態(tài)測量，測溫上限應(yīng)不低于30000C ； (4)、一個熱防護系統(tǒng)，能夠?qū)鞲衅鞯姆悄蜏夭糠诌M行熱防護，如有必要，還應(yīng)對溫度基準源進行熱防護；(5)、一個真空與充氣系統(tǒng)，提供低氧的校準環(huán)境，使傳感器敏感元件免于在高溫環(huán)境下的氧化損害；(6)、一個數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，通過線纜與溫度基準源、傳感器相連，為兩者提供電源，并采集與處理兩者的測量信號；(7)、一個水冷卻系統(tǒng)，校準時以水冷的方式為溫度基準源和傳感器中不耐高溫的部分提供熱防護；(8)、一個密閉的環(huán)境，由密閉腔體提供，能夠?qū)⑿虱h(huán)境封閉。
[0024]圖2所示為基于本發(fā)明所提供架構(gòu)、設(shè)計的一個接觸式高溫溫度傳感器校準裝置的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，該裝置采用了等離子熱源和紅外測溫儀溫度基準。
[0025]其中，密閉腔體由不銹鋼材料制成；傳感器安裝工裝被固定于密閉腔體內(nèi)部，被校準的傳感器被固定在工裝上；密閉腔體內(nèi)部安裝有絲杠平移機構(gòu)，熱源內(nèi)部分固定在絲杠平移機構(gòu)上，因此通過密閉腔體外的手輪能夠控制熱源內(nèi)部分進行直線移動，在校準過程中對直接施加到被校準傳感器的敏感元件的熱流進行調(diào)整；紅外輻射測溫儀也被固定在密閉腔體內(nèi)，測量被校準傳感器敏感元件的溫度，作為校準過程中的溫度基準。
[0026]密閉腔體外為熱源的外部分、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、真空與充氣系統(tǒng)和水冷卻系統(tǒng)，其中熱源的外部分通過電纜、塑膠管道與熱源內(nèi)部分相連，為熱源內(nèi)部分提供等離子熱源所需的電源和惰性氣體氣源；數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)通過線纜與紅外測溫儀、傳感器相連，為兩者提供電源，并采集與處理兩者的測量信號；真空與充氣系統(tǒng)通過管道與密閉腔體相連，校準前通過循環(huán)抽真空與充保護性氣體的方式制造密閉腔體內(nèi)的低氧環(huán)境；水冷卻系統(tǒng)通過水冷卻管與紅外測溫儀的水冷套和工裝水冷套相連，校準時以水冷的方式為紅外測溫儀和傳感器中不耐高溫的部分提供熱防護。
【權(quán)利要求】
1.一種接觸式高溫溫度傳感器校準裝置，其特征是包括以下組成部分: (1)、一個能夠提供高溫環(huán)境的高溫熱源，該熱源由產(chǎn)生集中熱流的內(nèi)部分和提供能量的外部分組成，兩部分可通過密封措施實現(xiàn)空氣隔離，高溫熱源的內(nèi)部分能夠直接對高溫溫度傳感器的敏感元件進行加熱使之達到所需溫度，并且在工作過程中既不需要含氧成分物質(zhì)參與、又不生成含氧成分； (2)、一個熱源位移機構(gòu)，能夠在加熱過程中調(diào)整熱源與傳感器敏感元件的距離，從而改變校準溫度； (3)、一個輻射式溫度基準源，該溫度基準源能夠?qū)鞲衅髅舾性臏囟冗M行高動態(tài)測量，測溫上限應(yīng)不低于3000°C ； (4)、一個熱防護系統(tǒng)，能夠?qū)鞲衅鞯姆悄蜏夭糠趾蜏囟然鶞试催M行熱防護，免受高溫損傷； (5)、一個真空與充氣系統(tǒng)，提供低氧的校準環(huán)境，使傳感器敏感元件免于在高溫環(huán)境下的氧化損害； (6)、一個數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)，通過線纜與溫度基準源、傳感器相連，為兩者提供電源，并采集與處理兩者的測量信號； (7)、一個水冷卻系統(tǒng)，校準時以水冷的方式為溫度基準源和傳感器中不耐高溫的部分提供熱防護； (8)、一個密閉的環(huán)境，由密閉腔體提供，能夠?qū)⑿虱h(huán)境封閉； 其中高溫熱源的內(nèi)部分、熱源位移機構(gòu)、熱防護系統(tǒng)、溫度基準源和傳感器位于密閉腔體內(nèi)，密閉腔體外為熱源的外部分、數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)、真空與充氣系統(tǒng)和水冷卻系統(tǒng)。
【文檔編號】G01K15/00GK104316221SQ201410648534
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年11月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月14日
【發(fā)明者】袁玉華, 劉統(tǒng)春, 閻濤 申請人:陜西電器研究所