專利名稱：貫穿式火焰溫度傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種傳感器，尤其是一種用于測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸及其他熱力容器火焰溫度的貫穿式火焰溫度傳感器。
背景技術(shù)：
發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸中的傳熱是內(nèi)燃機(jī)發(fā)展及研究中的一個(gè)重要方面，至今對(duì)其還沒(méi)有一個(gè)完整清晰的認(rèn)識(shí)，一些缸內(nèi)傳熱現(xiàn)象還無(wú)法闡述清楚，這主要是常規(guī)的缸內(nèi)傳熱研究中不涉及缸內(nèi)壁面邊界層中的傳熱。但是邊界層中的傳熱對(duì)缸內(nèi)傳熱卻起著十分重要的影響。
在現(xiàn)有對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸中的傳熱測(cè)量技術(shù)中，對(duì)于火焰溫度測(cè)量方面的報(bào)道很少，僅有的資料表明，在國(guó)外已有的測(cè)量傳感器中，表面熱電偶(如美國(guó)的MEDTHEM生產(chǎn)的傳感器)可以測(cè)量瞬態(tài)溫度；貫穿式熱電偶(如英國(guó)Ricardo公司生產(chǎn)的傳感器)可以移動(dòng)地測(cè)量溫度，但它們都不能測(cè)量火焰溫度；已有的光纖傳感器可以測(cè)量火焰溫度，但是卻不能進(jìn)行移動(dòng)地測(cè)量。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于克服以上測(cè)量傳感器在進(jìn)行溫度測(cè)量中出現(xiàn)的不足，設(shè)計(jì)一種既可以移動(dòng)又可以進(jìn)行火焰溫度測(cè)量的傳感器，即可以測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)或其他熱力容器中的火焰溫度的貫穿式火焰溫度傳感器。
為了達(dá)到這個(gè)目的，本實(shí)用新型選擇了利用光學(xué)二色法原理制成光纖傳感器，光纖傳感器測(cè)量技術(shù)比較簡(jiǎn)單，使用比較方便，而且其測(cè)量火焰溫度時(shí)沒(méi)有滯后，可以方便、簡(jiǎn)潔地通過(guò)測(cè)量得到發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸沿壁面法向方向不同位置處的火焰溫度。
本實(shí)用新型的目的通過(guò)以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型包括有傳感裝置和微調(diào)機(jī)構(gòu)，其中傳感裝置包括有光學(xué)纖維；其特點(diǎn)之一在于微調(diào)機(jī)構(gòu)的活動(dòng)標(biāo)尺套裝在固定標(biāo)尺上，并與之間隙配合，螺母置于活動(dòng)標(biāo)尺的上方，與活動(dòng)標(biāo)尺的孔相通；本實(shí)用新型的另一特點(diǎn)在于該傳感器還包括有導(dǎo)向裝置，導(dǎo)向裝置由導(dǎo)向桿和定位套筒組成，導(dǎo)向桿的上端與微調(diào)機(jī)構(gòu)通過(guò)螺母和活動(dòng)標(biāo)尺固接在一起，導(dǎo)向桿的中段通過(guò)螺紋與固定標(biāo)尺連接在一起，定位套筒與固定標(biāo)尺通過(guò)螺紋相連；傳感裝置還包括鏡片、緊固螺帽和墊片，緊固螺帽將裝在導(dǎo)向桿下部的墊片和鏡片通過(guò)螺紋固定在導(dǎo)向桿的下端；在緊固螺帽的底部開(kāi)有一小于鏡片的孔并與導(dǎo)向桿相通；光學(xué)纖維與導(dǎo)向桿的下端平齊并從導(dǎo)向桿的上端伸出，其伸出部分被均勻地分成兩股；鏡片為藍(lán)寶石鏡片或其它透光性好的鏡片。
當(dāng)傳感器在發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)工作時(shí)，為了使光信號(hào)能夠傳送到發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸外，使用了空心的導(dǎo)向桿，光學(xué)纖維可以通過(guò)導(dǎo)向桿被引到發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸外。在對(duì)柴油機(jī)缸內(nèi)燃燒火焰溫度的測(cè)量中，本實(shí)用新型使用了微調(diào)機(jī)構(gòu)，該微調(diào)機(jī)構(gòu)的活動(dòng)標(biāo)尺通過(guò)螺母和導(dǎo)向桿緊固在一起，固定標(biāo)尺通過(guò)螺紋和定位套筒連接，同時(shí)固定標(biāo)尺內(nèi)部和導(dǎo)向桿用螺紋連接；當(dāng)旋轉(zhuǎn)活動(dòng)標(biāo)尺時(shí)，導(dǎo)向桿沿其軸向方向移動(dòng)，同時(shí)帶動(dòng)傳感器沿壁面法向方向移動(dòng)。
本實(shí)用新型可以方便地測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸及其他熱力容器內(nèi)近固體壁面沿壁面法向方向不同位置處的火焰溫度，其具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、沒(méi)有滯后、測(cè)量準(zhǔn)確度高的特點(diǎn)。


圖1為本實(shí)用新型的整體機(jī)構(gòu)圖；圖2為本實(shí)用新型的傳感裝置1的內(nèi)部結(jié)構(gòu)剖視圖；圖3為本實(shí)用新型的導(dǎo)向裝置2的導(dǎo)向桿4的內(nèi)部結(jié)構(gòu)剖視圖；圖4為本實(shí)用新型的導(dǎo)向裝置2的定位套筒5的內(nèi)部結(jié)構(gòu)剖視圖；圖5為本實(shí)用新型的微調(diào)機(jī)構(gòu)3的內(nèi)部剖視圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作更詳細(xì)的說(shuō)明。
參見(jiàn)圖1，本實(shí)用新型包括有傳感裝置1、導(dǎo)向裝置2和微調(diào)機(jī)構(gòu)3三部分；傳感裝置1的上端和導(dǎo)向裝置2的下端通過(guò)螺紋連接，導(dǎo)向桿4的上端通過(guò)螺母8和微調(diào)機(jī)構(gòu)3的活動(dòng)標(biāo)尺7緊固在一起，定位套筒5的一端通過(guò)螺紋和微調(diào)機(jī)構(gòu)3的固定標(biāo)尺6連接，另一端通過(guò)螺紋和被測(cè)量部件連接，光纖9裝在導(dǎo)向桿4中并由導(dǎo)向桿4引出。
參見(jiàn)圖2，在發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)氣體的傳熱是很復(fù)雜，既有對(duì)流換熱，又有輻射換熱，其中輻射又包括氣體輻射和火焰輻射，為了隔絕對(duì)流換熱，本實(shí)用新型在導(dǎo)向桿4的前端加設(shè)了藍(lán)寶石鏡片11，因?yàn)樗{(lán)寶石鏡片可以很好地透過(guò)光線；導(dǎo)向桿4中間的光學(xué)纖維9通過(guò)高溫膠粘貼在導(dǎo)向桿4的內(nèi)部，在光學(xué)纖維9的引出端，將光學(xué)纖維9均勻地分為兩股，很好地起到分光的效果。傳感裝置1前端的緊固螺帽10將藍(lán)寶石鏡片11和墊片12與導(dǎo)向桿4連接；緊固螺帽10的底部開(kāi)有一小于藍(lán)寶石鏡片11的孔形成一窗口，該窗口可以隔絕對(duì)流換熱，光透過(guò)藍(lán)寶石窗口照射在導(dǎo)向桿4內(nèi)的光纖9上，形成光信號(hào)，再通過(guò)測(cè)量系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。
參見(jiàn)圖3，本實(shí)用新型導(dǎo)向部分2的導(dǎo)向桿4為一空心金屬材料圓桿，其上端加工有凸臺(tái)和螺紋，可以通過(guò)螺母8與微調(diào)機(jī)構(gòu)3的活動(dòng)標(biāo)尺7緊固在一起，其下端也加工有凸臺(tái)和螺紋，可以與金屬緊固螺帽10緊固在一起，導(dǎo)向桿4的中上部加工有螺紋可以和微調(diào)機(jī)構(gòu)3的固定標(biāo)尺6連接在一起。
參見(jiàn)圖4，本實(shí)用新型的導(dǎo)向裝置2的定位套筒5是一金屬材料空心圓柱體，其內(nèi)部上端和下端都加工有螺紋，上端可以通過(guò)螺紋和微調(diào)機(jī)構(gòu)3的固定標(biāo)尺6連接，下端可以通過(guò)螺紋和被測(cè)量部件連接。
參見(jiàn)圖5，微調(diào)機(jī)構(gòu)3是由固定標(biāo)尺6、活動(dòng)標(biāo)尺7及螺母8組成。固定標(biāo)尺6是一金屬材料空心圓柱體，在固定標(biāo)尺6的內(nèi)壁加工有螺紋，可以與導(dǎo)向裝置2的導(dǎo)向桿4上部的螺紋配合，固定標(biāo)尺6的下端加工有凸臺(tái)和螺紋，在使用時(shí)和定位套筒5緊固在一起，活動(dòng)標(biāo)尺7與固定標(biāo)尺6套裝在一起，它們之間的配合為間隙配合，活動(dòng)標(biāo)尺7的上部通過(guò)螺母8與導(dǎo)向桿4上部的凸臺(tái)和螺紋連接在一起，使活動(dòng)標(biāo)尺7和導(dǎo)向桿4及螺母8緊固在一起。
本實(shí)用新型的工作過(guò)程為將本實(shí)用新型從發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸蓋外部插入缸蓋，使傳感裝置1的前端面處于發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)近壁面流體層內(nèi)，然后將光學(xué)纖維9的輸出端分為兩個(gè)分叉，分別經(jīng)干涉濾光片、光電倍增管接到數(shù)據(jù)采集儀的輸入端；發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，缸內(nèi)燃燒火焰的光線經(jīng)傳感器9的藍(lán)寶石鏡片11入射到光纖9的入射端上，經(jīng)全反射后從光纖9的另一端射出，經(jīng)干涉濾光片進(jìn)入光電倍增管，轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，該信號(hào)利用數(shù)據(jù)采集儀采集和顯示。由于采用光學(xué)原理，該傳感器響應(yīng)很快，基本不存在滯后，因此輸出的是一個(gè)沒(méi)有滯后的瞬態(tài)信號(hào)。當(dāng)測(cè)量完一個(gè)位置處的信號(hào)時(shí)，旋轉(zhuǎn)微調(diào)機(jī)構(gòu)3的活動(dòng)標(biāo)尺7可以調(diào)節(jié)傳感裝置1的位置，使傳感裝置1沿傳感裝置1的軸線方向移動(dòng)，達(dá)到安裝一次即可采集和測(cè)量到不同流層火焰溫度的目的。
本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，測(cè)量火焰溫度時(shí)沒(méi)有滯后，可以方便、簡(jiǎn)潔地通過(guò)測(cè)量得到發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸沿壁面法向方向不同位置處的火焰溫度，滿足了兩方面的要求1).可以測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)的火焰溫度；2).安裝一次可以通過(guò)旋轉(zhuǎn)微調(diào)機(jī)構(gòu)的活動(dòng)標(biāo)尺移動(dòng)傳感裝置測(cè)得沿壁面不同位置處的火焰溫度。
權(quán)利要求1.一種貫穿式火焰溫度傳感器，包括有傳感裝置(1)和微調(diào)機(jī)構(gòu)(3)，其中傳感裝置(1)包括光學(xué)纖維(9)，其特征在于微調(diào)機(jī)構(gòu)(3)的活動(dòng)標(biāo)尺(7)套裝在固定標(biāo)尺(6)上，并與之間隙配合，螺母(8)置于活動(dòng)標(biāo)尺(7)的上方；該傳感器還包括有導(dǎo)向裝置(2)，導(dǎo)向裝置(2)由導(dǎo)向桿(4)和定位套筒(5)組成，導(dǎo)向桿(4)的上端與微調(diào)機(jī)構(gòu)(3)通過(guò)螺母(8)和活動(dòng)標(biāo)尺(7)固接在一起，導(dǎo)向桿(4)的中段通過(guò)螺紋與固定標(biāo)尺(6)連接在一起，定位套筒(5)與固定標(biāo)尺(6)通過(guò)螺紋相連；該傳感裝置(1)還包括鏡片(11)、緊固螺帽(10)和墊片(12)，緊固螺帽(10)將裝在導(dǎo)向桿(4)下部的墊片(12)和鏡片(11)通過(guò)螺紋固定在導(dǎo)向桿(4)的下端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的貫穿式火焰溫度傳感器，其特征在于在緊固螺帽(10)的底部開(kāi)有一小于鏡片(11)的孔并與導(dǎo)向桿(4)相通。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的貫穿式火焰溫度傳感器，其特征在于光學(xué)纖維(9)與導(dǎo)向桿(4)的下端平齊并從導(dǎo)向桿(4)的上端伸出，其伸出部分被均勻地分成兩股。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的貫穿式火焰溫度傳感器，其特征在于所說(shuō)的鏡片(11)為藍(lán)寶石鏡片或其它透光性好的鏡片。
專利摘要火焰溫度傳感器是一種可以移動(dòng)地測(cè)量火焰溫度的貫穿式傳感器，其依據(jù)光學(xué)二色法原理制成，由傳感裝置1，導(dǎo)向裝置2和微調(diào)機(jī)構(gòu)3組成；其中導(dǎo)向裝置1將傳感裝置2和微調(diào)機(jī)構(gòu)3連接在一起，微調(diào)機(jī)構(gòu)3可以使傳感器沿壁面法線方向移動(dòng)。傳感器前端的藍(lán)寶石窗口，可以隔絕對(duì)流換熱，光透過(guò)藍(lán)寶石窗口照射在導(dǎo)向桿4內(nèi)的光纖9上，形成光信號(hào)，再通過(guò)測(cè)量系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，最后達(dá)到測(cè)量沿壁法向不同位置處的火焰溫度的目的，具有設(shè)計(jì)新穎，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，方便實(shí)用的特點(diǎn)。貫穿式火焰溫度傳感器可適用于沿壁面法向方向不同位置處火焰溫度的測(cè)量。
文檔編號(hào)G01J5/00GK2697624SQ20042004147
公開(kāi)日2005年5月4日 申請(qǐng)日期2004年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月30日
發(fā)明者潘克煜, 李建國(guó), 馬震 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)