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熱阻式是應(yīng)用最普遍的一類熱流傳感器
來源：傳感器生產(chǎn)銷售廠家 發(fā)布時(shí)間：2019年12月13日
熱阻式是應(yīng)用最普遍的一類熱流傳感器。這類傳感器的原理是：當(dāng)有熱流通過熱流傳感器時(shí)，在傳感器的熱阻層上產(chǎn)生了溫度梯度，根據(jù)付立葉定律就可以得到通過傳感器的熱流密度。設(shè)熱流矢量方向是與等溫面垂直，如果溫度為T和T+ΔT的兩個(gè)等溫面平行時(shí)，只要知道熱阻層的厚度ΔX，導(dǎo)熱系數(shù)λ，通過測到的溫差ΔT就可以知道通過的熱流密度。當(dāng)用一對熱電偶測量溫差時(shí)，這個(gè)溫差是與熱流密度成正比的，溫差的數(shù)值也與熱電偶產(chǎn)生的電動(dòng)勢的大小成正比例，因此測出溫差熱電勢就可以反映熱流密度的大小。為了提高熱流傳感器的靈敏度，需要加大傳感器的輸出信號，因此就需要將眾多的熱電偶串聯(lián)起來形成熱電堆，這樣測量的熱阻層兩邊的溫度信號是串連的所有熱電偶信號的逐個(gè)疊加，信號大能反映多個(gè)信號的平均特性。熱電堆是熱阻式熱流傳感器的核心元件，也是其他輻射式熱流傳感器的核心元件。
目前廣泛使用的超薄熱流傳感器始于上世紀(jì)90年代中開始，利用大規(guī)模集成電路制造工藝：濺射或激光熔刻技術(shù)制造熱電堆。一般使用聚酰亞胺薄膜封裝保護(hù)。使各傳感器特性之間一致性好，分辨率高，量程范圍大，典型0.1s的響應(yīng)時(shí)間，厚度小于0.4毫米，且有效抑制環(huán)境變化的影響。
熱流計(jì)的應(yīng)用基本上可以分三種類型：一種是直接測量熱流密度；一種是作為其他測量儀器的測量元件，如作為導(dǎo)熱系數(shù)測定儀、熱量計(jì)、火災(zāi)檢測器、輻射熱流計(jì)、太陽輻射計(jì)等儀器的檢測元件；另一種是作為監(jiān)控儀器的檢測元件，例如將熱流測頭埋入燃燒設(shè)備的爐墻中監(jiān)測爐襯的燒損情況等。
熱流測頭應(yīng)盡量薄，熱阻要盡量小，被測物體的熱阻應(yīng)該比測頭熱阻大得多。被測物體為平面時(shí)采用板式測頭，被泅物體為彎曲面時(shí)采用可撓式測頭?？蓳鲜綔y頭彎曲過度也會(huì)對其標(biāo)定系數(shù)有一定影響，因此測頭彎曲半徑不應(yīng)小于50mm。另外，輻射系數(shù)對熱流密度的測量也有影響，所以應(yīng)采取徐色、貼箔等方法，使測頭表面與被測物體表面輻射系數(shù)趨于一致。
被測物體表面的放熱狀況與許多因素有關(guān)，在自然對流的情況下被測物體放熱的大小與熱流測點(diǎn)的幾何位置有關(guān)。對于水平安裝的均勻保溫層圓形管道，保溫層底部散熱的熱流密度最低，保溫層側(cè)面熱流密度賂高于底部，保溫層上部熱流密度比下部和側(cè)面均大得多。
這種情況下，測點(diǎn)應(yīng)選在管道上部表面與水平夾角約為45°處，此處的熱流密度大致等于其截面上的平均值。在保溫層局部受冷受熱或者受室外氣溫、風(fēng)速、日照等因素影響時(shí)，熱流密度在管道截面上的分布更加復(fù)雜，測點(diǎn)應(yīng)選在能反映管道截面上平均熱流密度的位置，最好在同截面上選幾個(gè)有代表性位置進(jìn)行測量，與所得到的平均值進(jìn)行比較，從而得到合適的測試位置。對于垂直平壁面和立管也可作類似的考慮，通過測試找出合適的測點(diǎn)位置。至于水平壁面，由于傳熱狀況比較—致，測點(diǎn)位置的選擇較為容易。
熱流測頭表面為等溫面，安裝時(shí)應(yīng)盡量避開溫度異常點(diǎn)。有條件時(shí)，應(yīng)盡量采用埋入式安裝測頭。測頭表面與被測物體表面應(yīng)接觸良好，為此，常用膠液、石膏、黃油等粘貼測頭，對于硅橡膠可撓式測頭可以使用雙面膠紙，這樣不但可以保持良好接觸，而且裝拆方便。熱流測頭的安裝應(yīng)盡量避免在外界條件劇烈變化的情況下測量熱流密度，不要在風(fēng)天或太陽直射下測量，不能避免時(shí)可采取適當(dāng)?shù)膿躏L(fēng)、遮陽措施。為正確評價(jià)保溫層的散熱狀況，有條件時(shí)可采用多點(diǎn)測量和累積量測量，取其平均值.這樣取得的效果更理想。使用熱流計(jì)測量時(shí)，一定要熱穩(wěn)定后再讀數(shù)。
目前廣泛使用的超薄熱流傳感器始于上世紀(jì)90年代中開始，利用大規(guī)模集成電路制造工藝：濺射或激光熔刻技術(shù)制造熱電堆。一般使用聚酰亞胺薄膜封裝保護(hù)。使各傳感器特性之間一致性好，分辨率高，量程范圍大，典型0.1s的響應(yīng)時(shí)間，厚度小于0.4毫米，且有效抑制環(huán)境變化的影響。
熱流計(jì)的應(yīng)用基本上可以分三種類型：一種是直接測量熱流密度；一種是作為其他測量儀器的測量元件，如作為導(dǎo)熱系數(shù)測定儀、熱量計(jì)、火災(zāi)檢測器、輻射熱流計(jì)、太陽輻射計(jì)等儀器的檢測元件；另一種是作為監(jiān)控儀器的檢測元件，例如將熱流測頭埋入燃燒設(shè)備的爐墻中監(jiān)測爐襯的燒損情況等。
熱流測頭應(yīng)盡量薄，熱阻要盡量小，被測物體的熱阻應(yīng)該比測頭熱阻大得多。被測物體為平面時(shí)采用板式測頭，被泅物體為彎曲面時(shí)采用可撓式測頭?？蓳鲜綔y頭彎曲過度也會(huì)對其標(biāo)定系數(shù)有一定影響，因此測頭彎曲半徑不應(yīng)小于50mm。另外，輻射系數(shù)對熱流密度的測量也有影響，所以應(yīng)采取徐色、貼箔等方法，使測頭表面與被測物體表面輻射系數(shù)趨于一致。
被測物體表面的放熱狀況與許多因素有關(guān)，在自然對流的情況下被測物體放熱的大小與熱流測點(diǎn)的幾何位置有關(guān)。對于水平安裝的均勻保溫層圓形管道，保溫層底部散熱的熱流密度最低，保溫層側(cè)面熱流密度賂高于底部，保溫層上部熱流密度比下部和側(cè)面均大得多。
這種情況下，測點(diǎn)應(yīng)選在管道上部表面與水平夾角約為45°處，此處的熱流密度大致等于其截面上的平均值。在保溫層局部受冷受熱或者受室外氣溫、風(fēng)速、日照等因素影響時(shí)，熱流密度在管道截面上的分布更加復(fù)雜，測點(diǎn)應(yīng)選在能反映管道截面上平均熱流密度的位置，最好在同截面上選幾個(gè)有代表性位置進(jìn)行測量，與所得到的平均值進(jìn)行比較，從而得到合適的測試位置。對于垂直平壁面和立管也可作類似的考慮，通過測試找出合適的測點(diǎn)位置。至于水平壁面，由于傳熱狀況比較—致，測點(diǎn)位置的選擇較為容易。
熱流測頭表面為等溫面，安裝時(shí)應(yīng)盡量避開溫度異常點(diǎn)。有條件時(shí)，應(yīng)盡量采用埋入式安裝測頭。測頭表面與被測物體表面應(yīng)接觸良好，為此，常用膠液、石膏、黃油等粘貼測頭，對于硅橡膠可撓式測頭可以使用雙面膠紙，這樣不但可以保持良好接觸，而且裝拆方便。熱流測頭的安裝應(yīng)盡量避免在外界條件劇烈變化的情況下測量熱流密度，不要在風(fēng)天或太陽直射下測量，不能避免時(shí)可采取適當(dāng)?shù)膿躏L(fēng)、遮陽措施。為正確評價(jià)保溫層的散熱狀況，有條件時(shí)可采用多點(diǎn)測量和累積量測量，取其平均值.這樣取得的效果更理想。使用熱流計(jì)測量時(shí)，一定要熱穩(wěn)定后再讀數(shù)。
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