辐射热流传感器 热流传感器在火焰热流辐射监测中的应用

热流传感器在火焰热流辐射监测中的应用

热流也称为热通量密度，是指单位时间内单位面积的热传递(矢量)。其特征是传递的热量、传递的大小和方向，热流传感器(热流计或热流计)是测量热流的元件。测量热流的方法有很多，如瞬变法、水卡法等。瞬态热流传感器的工作原理是通过热电效应产生与热流值有一定关系的电压。

当研究热流传感器时，发现热流传感器的输出与散热器的温度有关。当散热器温度升至250时，传感器的输出与热流密度呈非线性关系。研究散热器温度与热流传感器输出之间的关系有助于拓宽传感器的测试时间。

热流传感器广泛应用于地面和飞行航空试验、火灾试验、可燃性试验、热流标准、传热研究、材料开发和窑炉开发。

以火灾试验为例，工采网简单说明一下热流传感器在火焰热流辐射监测中的应用。

轰燃火焰的热辐射危害是目前确定建筑物间安全距离的主要依据之一。轰燃后，室内可燃材料的所有外露表面都可能会着火。随着燃烧速率和放热速率的增加，室内会出现高达1100摄氏度的高温，并喷出火焰。轰燃后火焰的热辐射不仅会直接伤害着火房间上方的房间，还会严重威胁附近的目标。

因此，可以通过热流传感器来监测火焰附近一段距离的热通量，比如工采网代理的日本EKO 热流传感器 MF-180M和HF-10S，它有三种热传导模式：热传导，热辐射和热 流。如果热流传感器安置在材料的表面，它将测试这三种模式热 的总和。如果传感器安置在材料的内部，它直接测试由热传导产生的热传输。该热流传感器适合材料内部的热流的直接测 ，也适合制冷剂的辐射流的测量。

小ME知识讲堂：对热流传感器精度有影响的三大方面

热流传感器是测量热传递（热流密度或热通量）的基本工具，是构成热流计的最关键器件。热流传感器的性能和用途决定了热流计的性能和用途。热流计是指测定热流的仪表。热流是在单位时间内流经单位面积的热量，也可把热流理解为热能通过单位面积的速率。热流单位是W/m2。为测量某一局部的热辐射强度、热对流强度、热传导强度或总的传热速率，常采用热流计。

热阻式（热电堆式热流传感器或称温度梯度型热流传感器）是应用最普遍的一类热流传感器。这类传感器的原理是：当有热流通过热流传感器时，在传感器的热阻层上产生了温度梯度，根据付立叶定律就可以得到通过传感器的热流密度，设热流矢量方向是与等温面垂直。为了提高热流传感器的灵敏度，需要加大传感器的输出信号，因此就需要将众多的热电偶串联起来形成热电堆，这样测量的热阻层两边的温度信号是串连的所有热电偶信号的逐个叠加，信号大能反映多个信号的平均特性。热电堆是热阻式热流传感器的核心元件，也是其他辐射式热流传感器的核心元件。

热流传感器计作为热流计的关键性一次敏感元件，其测量结果的准确性是热流计可否信赖的关键。因此热流传感器在出厂前或使用一段时间后都要进行标定。另外，热流传感器在使用时，常常是粘贴在被测物体和表面或者埋没在被测物体的内部，这都会影响被测物体原有的传热状况，为了对这个影响有一个准确的估计，就必须知道热流传感器自身的热阻等性能，这也要在标定过程中加以确定。这里不得不提一下由工采网从国外进口的热流传感器——MF180和热流传感器——MF180M，这两款质量突出的热流传感器。这两款热流传感器适合材料内部的热流的直接测 ，也适合制冷剂的辐射流的测量 。测试原理 有三种热传导模式：热传导，热辐射和热 流。如果热流传感器安置在材料的表面，它将测试这三种模式热 的总和。如果传感器安置在材料的内部，它直接测试由热传导产生的热传输。用热电偶测试温度的不同，穿过的热流能被直接测。

热流传感器与被测物粘贴紧密程度对热流测量精度的影响： 热流传感器与被测物粘贴的紧密程度，对热流的稳定时间有着非常大的影响。粘贴越紧密，稳定越快，测量偏差越小；反之，测量偏差越大。因此，在瞬态热流传感器的使用过程中，要尽量保证热流热流传感器能够紧密地粘贴被测物体，这样才能减少测量时间，提高测量精度。导热胶（导热硅脂）的应用，为解决这个问题提供了非常好的条件。

热流传感器厚度对热流测量精度的影响：当热流传感器厚度为0.1mm时，被测物表面热流稳定非常快，从开始到稳定只用了约0.5s的时间，通过热流传感器的热流值与实际值相差2.92%。当热流传感器厚度增加到1mm时，稳定时间达到了8s，为原来的16倍，热流值的偏差达到了6.26%。这主要是由于热流传感器厚度的增加，加大了热流传感器引入的热阻，使通过热流传感器的热流值产生了较大偏移。

热流传感器边长对热流测量精度的影响：热流传感器边长的改变并没有给热流的稳定时间造成太大影响，却给稳定值带来较大的偏差。边长从5mm变成10mm时，稳定热流值减小了8.4%，与实际值相差6.51%；边长从10mm变为20mm时，热流减小了4.3%，与实际值相差1.94%；边长从20mm变为30mm时，热流仅仅减小了0.4%，已经和真实值基本重合。这说明，热流传感器边长越长，稳定值越准确，且边长一定存在着一个最优值。这个最优值既能保证热流传感器尽可能小，又能保证所测热流的准确性。从本文的计算来看，这个最优值约为20mm。当被测物表面近似认为半无限大时，20mm可能是测量精度和热流传感器尺寸的最佳结合点。

本文转载自ISweek工采网，由爱姆意编辑整理

相关问答

[回答]也是,也不是,要看具体情况。这要看局部热流密度是稳态还是瞬态热流密度。如果这个局部热流密度本身就是瞬时热流密度(如爆炸源等),那么它们是相同的...

钻探不利的洞察号,最近在火星地表上取得了多大的进展?首先,这个问题可能说不太好,科学探索未知领域总是有很多不确定性。洞察号能顺利着陆火星表面就是一个...

相控阵敏感器:首次亮相的太空“千里眼”在天问一号着陆火星过程中,航天科工二院25所自主研发的相控阵敏感器首次实现地外天体着陆测量,发挥了关键作用。据介...

[回答]一、压铸模温机工作原理分析模温机由水箱、加热冷却系统、动力传输系统、液位控制系统以及温度传感器、注入口等器件组成。通常情况下,动力传输系统...

件品质稳定和优化加工时间。在注塑工业中,模具的温度对注塑件的质量和注塑时间有着决定性的作用。模温机由水箱、加热冷却系统、动力传输系统、液位控...在注...

不能用清洁剂啊!一般的继电器触点都是用"铜或银做得.如有氧化,就用小沙纸沙一下触点.然后要注意继电器不能在潮湿的环境里长期工作,要不然还会氧化...

电触点清洁剂,触点保养喷剂可以清洗继电器触点。电器触点清洁喷剂能完全可靠迅速的清洁各类电子电器触点,清除电器开关电弧产生的烧灼痕迹,使开关更...

[回答]制造有限公司以“全力把制造业打造成精品服务业”为目标,为广大客户提供优质标准更具个性化的产品需求和服务,有量程宽泛、直接测量无磨...武汉静...

印象中除了大型轰炸机之外没有哪一种飞机会把发动机放置在机身的外边,A-10暴露在外边的发动机并不脆弱!除了厚重的装甲保护之外,它的位置受到机翼和尾翼...除了...

所以防抖也是有限制的,抖动幅度太大,算法也是很难做到的。另外一种叫高频振动抖动,当抖动频率或者速度拆过传感器每一帧曝光的时间,CMOS采集的图像就会变型,...