熱電堆式熱流傳感器的設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代科技的跨越式發(fā)展，許多工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程需要對(duì)熱能的流向進(jìn)行精確的控制，以達(dá)到需要的特性和對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量控制，熱能傳遞過(guò)程的優(yōu)化對(duì)許多系統(tǒng)是否能夠達(dá)到最優(yōu)狀態(tài)影響巨大，熱流密度反映了這一過(guò)程。熱流密度是溫度的派生參數(shù)，無(wú)法直接感知。因此，研發(fā)用于直接測(cè)量熱流密度的傳感器至關(guān)重要。結(jié)合科學(xué)研究和工業(yè)生產(chǎn)的要求，提出了一種體積小、重量輕、精度高的熱電堆式熱流傳感器的設(shè)計(jì)方案。
　　首先，根據(jù)測(cè)量熱流密度的基本原理對(duì)已有的熱流測(cè)量技術(shù)進(jìn)

2、行了分類(lèi)闡述，詳細(xì)介紹了各類(lèi)測(cè)量技術(shù)的特點(diǎn)。結(jié)合國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀，確立了研制熱流傳感器的必要性。依據(jù)總體設(shè)計(jì)的指標(biāo)，確定了熱電堆式熱流傳感器的設(shè)計(jì)方案。簡(jiǎn)單介紹了熱電偶測(cè)溫原理和溫差測(cè)量電路的組成，根據(jù)一維導(dǎo)熱模型推導(dǎo)出輸入熱流與熱阻層溫差的線性關(guān)系，從而得到熱電堆式熱流傳感器的測(cè)量原理。詳細(xì)討論分析了在兩種邊界條件和測(cè)量輻射熱流情況下，傳感器測(cè)量熱流的誤差，總結(jié)出影響傳感器性能的參數(shù)及相關(guān)解決方案。然后介紹了熱電堆式熱流傳感器的測(cè)量元

3、件的基本結(jié)構(gòu)，根據(jù)熱流傳感器測(cè)量輻射熱流的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了傳感器的基本結(jié)構(gòu)。通過(guò)ANSYS有限元分析軟件對(duì)影響傳感器性能的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行了熱力學(xué)仿真，提出了傳感器測(cè)量元件具體材料和結(jié)構(gòu)的要求。此后介紹了熱流測(cè)量元件中熱阻層的選擇原則、熱電堆材料選擇依據(jù)和制作方法，通過(guò)對(duì)比分析確定了傳感器的裝配方案。提出了熱流傳感器測(cè)試系統(tǒng)的組成，完成了差分放大電路和二階低通濾波器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，設(shè)計(jì)了LabVIEW上位機(jī)顯示面板，基于MSP430和LCD實(shí)現(xiàn)熱