專利名稱：短型溫度傳感器校準(zhǔn)用熱管恒溫槽的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于溫度校準(zhǔn)/測試領(lǐng)域，涉及一種基于熱管技術(shù)的便攜式恒溫裝
置，主要用于短型溫度傳感器的校準(zhǔn)/測試。
背景技術(shù)：
本文所稱"短型溫度傳感器"，系指傳感部分長度《180mm的溫度傳感器，這些溫 度傳感器的感溫元件可以是鉑電阻、熱電偶、半導(dǎo)體、各種膨脹材料，溫度測量范圍通常限 于-4(TC +300°〇之間。有的短型溫度傳感器帶有供安裝、固定用的不銹鋼法蘭盤。 短型溫度傳感器的主要問題在于沿傳感器軸向，從感溫頭到外部環(huán)境相對較小的 尺度范圍內(nèi)有較大的溫度梯度，并帶動(dòng)著沿軸向的熱傳導(dǎo)(傳熱)和被測介質(zhì)到傳感器感 溫部位的熱交換(換熱)。換熱過程的持續(xù)是以傳感器感溫部位與被測介質(zhì)之間保持一定 的溫差作為代價(jià)的，這是短型溫度傳感器測量誤差大、校準(zhǔn)/測試?yán)щy的根本原因。傳感器 越短，傳熱和換熱越嚴(yán)重，測量誤差越大，校準(zhǔn)/測試也越困難。 短型溫度傳感器的上述特點(diǎn)使得其無法使用常規(guī)的校準(zhǔn)設(shè)備來進(jìn)行校準(zhǔn)。常規(guī) 的恒溫油槽、恒溫水槽因其液體介質(zhì)的揮發(fā)、煙霧甚至燃燒而受到限制，其溫度范圍也不能 覆蓋測試要求；我們曾經(jīng)嘗試使用干體爐作為恒溫設(shè)備來校準(zhǔn)短型溫度傳感器，實(shí)驗(yàn)證明， 干體爐的不能滿足垂直溫場指標(biāo)，特別是不能滿足插孔上部溫場指標(biāo)而不能使用。因此，研 制、實(shí)用新型短型溫度傳感器校準(zhǔn)/測試專用恒溫裝置(溫度源)，是解決上述問題的根本 辦法，也是當(dāng)務(wù)之急。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的就在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷而提供一種短型溫度傳感器 校準(zhǔn)用熱管恒溫槽，該恒溫槽可在_40°C +300°C的溫度范圍內(nèi)，在插入深度從40mm到 180mm的有效工作區(qū)域，提供最大不超過0. 1°C的均勻溫場，是校準(zhǔn)/測試短型溫度傳感器 的理想溫度源。 其技術(shù)解決方案如下 短型溫度傳感器校準(zhǔn)用熱管恒溫槽，其包括熱管冷凝器、熱管管芯、設(shè)在熱管管芯 內(nèi)的傳感器插管，并且熱管冷凝器所處位置高于熱管管芯上端，其特征在于所述熱管管芯 上端通過管路連通熱管冷凝器的下端。 申請人:通過大量實(shí)驗(yàn)表明，熱管冷凝器的有效工作部位應(yīng)位于高于橫向聯(lián)通管的 部分，低于橫向聯(lián)通管的部分作用很小。這種改進(jìn)的結(jié)構(gòu)與以前的彎管連通結(jié)構(gòu)(連接于 熱管冷凝器的中部或上部)相比，增加了熱管的傳輸功率，提高了熱管的動(dòng)力性能，減小了 測試插孔上端面附近部位與熱管恒溫區(qū)的溫度差，改善了這個(gè)區(qū)域的帶負(fù)載能力(以帶法 蘭盤的短型溫度傳感器測試、比較最為明顯)。溫場測試結(jié)果也表明，結(jié)構(gòu)的改進(jìn)使各傳感 器測試孔上部溫差明顯減小，溫度分布更加均勻，更有利于短型傳感器的校準(zhǔn)/測試。 作為本實(shí)用新型的改進(jìn)，熱管管芯上端蓋上至少有一個(gè)傳感器插孔上端周圍有與被測溫度傳感器法蘭盤配合良好的金屬平面。借助該平面與被測溫度傳感器法蘭平面良好
的面接觸，向被測傳感器法蘭盤傳送熱量(或冷量)，盡可能減小法蘭盤與傳感器測試桿之
間的溫度差，從而減小短型溫度傳感器的熱傳導(dǎo)，減小測試誤差(測量結(jié)果不確定度)。 作為本實(shí)用新型的另一方面改進(jìn)，本實(shí)用新型還包括金屬導(dǎo)熱襯套，該金屬導(dǎo)熱
襯套的內(nèi)徑與傳感器測溫桿的外徑相適應(yīng)，外徑與熱管傳感器插管的內(nèi)徑相適應(yīng)。 在將短型溫度傳感器插入熱管恒溫槽的被校插孔之前，應(yīng)在傳感器的測溫桿上套
上配合良好的金屬導(dǎo)熱襯套。襯套的外徑應(yīng)與熱管恒溫槽的被測傳感器專用插孔有良好配
合，配合間隙不超過0.5mm。校準(zhǔn)不同形狀、不同尺寸的溫度傳感器，應(yīng)配以不同的金屬襯
套。這些金屬襯套一方面與熱管恒溫槽上的被測傳感器插孔有較好的熱接觸，另一方面于
被測傳感器的測溫桿有較好的熱接觸，起到了傳遞熱量、消除因傳感器與測試孔尺寸不匹
配、空氣阻隔所帶來的測試誤差。 作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，對于使用溫度范圍在40°C 30(TC之間的熱管恒 溫槽，在管芯上部靠近上端蓋處，裝有輔助電熱圈，在上端蓋中插有輔助控溫傳感器，可通 過輔助控溫儀表設(shè)定熱管管芯上端蓋的溫度。在輔助加熱不起作用的情況下，通常該溫度 稍低于熱管管芯的內(nèi)部溫度。通過對輔助加熱儀表的設(shè)定，可使上端蓋溫度等于或適當(dāng) 高于管芯溫度，從而控制在何種程度上彌補(bǔ)因熱管管芯上部外露、被測短傳感器尺寸限制 (所帶來的熱傳導(dǎo))等因素對測試結(jié)果的影響。 作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，使用溫度范圍在_40°C +501:之間的熱管恒溫 槽，在熱管冷凝器外部裝有制冷裝置或制冷部件。以保證管芯能達(dá)到所要求的低溫溫度。 作為本實(shí)用新型的更進(jìn)一步改進(jìn)，所述制冷裝置為由壓縮機(jī)、冷凝器、毛細(xì)管、蒸 發(fā)器、電磁閥順序聯(lián)接組成的制冷回路，其中蒸發(fā)器由熱管冷凝器外側(cè)盤管、熱管上端蓋夾 縫、熱管管芯外側(cè)盤管組成，從毛細(xì)管流出的制冷劑依次經(jīng)過熱管冷凝器外側(cè)盤管、熱管上 端蓋夾縫、熱管管芯外側(cè)盤管完成蒸發(fā)過程；所述上端蓋夾縫為熱管管芯上端分隔出的一 段管體。按照上述設(shè)計(jì)，由于制冷劑自熱管冷凝器外殼盤管開始蒸發(fā)膨脹，因此冷凝器溫 度最低，有利于熱管內(nèi)工質(zhì)的冷凝、循環(huán)；上端蓋夾縫溫度稍高于熱管冷凝器但低于其下部 管芯溫度，保證了上端蓋部位的熱交換能力(上端蓋部位應(yīng)保證吸收傳感器法蘭盤及外界 大氣環(huán)境傳來的熱能的同時(shí)，溫度不高于下部管芯溫度)。正常工況下，上端蓋比管芯低
0. 5°C 3. 5°C。

圖1本實(shí)用新型一種實(shí)施方式的整體結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本實(shí)用新型另一種實(shí)施方式的整體結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為本實(shí)用新型溫度傳感器插入熱管管芯時(shí)的示意圖； 圖4為本實(shí)用新型制冷裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式如圖1所示，本實(shí)用新型短型溫度傳感器校準(zhǔn)用熱管恒溫槽，其包括熱管冷凝器
1、 熱管管芯2、設(shè)在熱管管芯2內(nèi)的傳感器插管3，熱管冷凝器1所處位置高于熱管管芯4 的上端，并且熱管管芯2的上端通過管路5連通熱管冷凝器1的下端。上述管路5可為直
4管，也可根據(jù)布置需要做成適宜的形狀。 如圖3所示，本實(shí)用新型熱管管芯2上端蓋傳感器插孔周圍，有與被測溫度傳感器 6的法蘭盤61配合良好的金屬平面8。在將短型溫度傳感器6插入傳感器插管3之前，應(yīng) 在傳感器6的測溫桿62上套上配合良好的金屬導(dǎo)熱襯套7。導(dǎo)熱襯套7的下端可為開放式 或封閉式。襯套7的外徑應(yīng)與傳感器插管3有良好配合，配合間隙不超過0. 5mm。校準(zhǔn)不同 形狀、不同尺寸的溫度傳感器，應(yīng)配以不同規(guī)格的金屬襯套。這些金屬襯套一方面與熱管恒 溫槽上的被測傳感器插孔有較好的熱接觸，另一方面于被測傳感器的測溫桿有較好的熱接 觸，起到了傳遞熱量、消除因傳感器與測試孔尺寸不匹配、空氣阻隔所帶來的測試誤差。 對于使用溫度范圍在4(TC 30(TC之間的熱管恒溫槽，在管芯上部靠近上端蓋 處，裝有輔助電熱圈，在上端蓋中插有輔助控溫傳感器，可通過輔助控溫儀表設(shè)定熱管管芯 上端蓋的溫度。如圖2所示，對于使用溫度范圍在-40°C +50°〇之間的熱管恒溫槽，在熱 管冷凝器1外部裝有制冷裝置。所述制冷裝置為由壓縮機(jī)8、冷凝器9、毛細(xì)管10、蒸發(fā)器 11、電磁閥12順序聯(lián)接組成的制冷回路，其中蒸發(fā)器11由熱管冷凝器外側(cè)盤管13、熱管上 端蓋夾縫14、熱管管芯外側(cè)盤管15組成，從毛細(xì)管10流出的制冷劑依次經(jīng)過熱管冷凝器 外側(cè)盤管13、熱管上端蓋夾縫14、熱管管芯外側(cè)盤管15完成蒸發(fā)過程。所述上端蓋夾縫14 為熱管管芯上端分隔出的一段管體，其高度一般不超過5毫米。 本實(shí)用新型包括但不僅限于以上的實(shí)施方式，其在實(shí)際使用中還可有其他顯而易 見的適應(yīng)性變化。
權(quán)利要求短型溫度傳感器校準(zhǔn)用熱管恒溫槽，其包括熱管冷凝器、熱管管芯、設(shè)在熱管管芯內(nèi)的傳感器插管，并且熱管冷凝器所處位置高于熱管管芯上端，其特征在于所述熱管管芯上端通過管路連通熱管冷凝器的下端。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的短型溫度傳感器校準(zhǔn)用熱管恒溫槽，其特征在于熱管管芯 上端蓋上至少有一個(gè)傳感器插孔上端周圍有與被測溫度傳感器法蘭盤配合良好的金屬平 面。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的短型溫度傳感器校準(zhǔn)用熱管恒溫槽，其特征在于本實(shí) 用新型還包括金屬導(dǎo)熱襯套，該金屬導(dǎo)熱襯套的內(nèi)徑與傳感器測溫桿的外徑相適應(yīng)，外徑 與熱管傳感器插管的內(nèi)徑相適應(yīng)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的短型溫度傳感器校準(zhǔn)用熱管恒溫槽，其特征在于對于使用溫度范圍在50°C 30(TC之間的熱管恒溫槽，在管芯上部靠近上端蓋處，裝有輔助電 熱圈，在上端蓋中插有輔助控溫傳感器，可通過輔助控溫儀表設(shè)定熱管管芯上端蓋的溫度。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的短型溫度傳感器校準(zhǔn)用熱管恒溫槽，其特征在于對于使用溫度范圍在5(TC 30(TC之間的熱管恒溫槽，在管芯上部靠近上端蓋處，裝有輔助電熱圈， 在上端蓋中插有輔助控溫傳感器，可通過輔助控溫儀表設(shè)定熱管管芯上端蓋的溫度。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的短型溫度傳感器校準(zhǔn)用熱管恒溫槽，其特征在于對于 使用溫度范圍在_40°C +501:之間的熱管恒溫槽，在熱管冷凝器外部裝有制冷裝置。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的短型溫度傳感器校準(zhǔn)用熱管恒溫槽，其特征在于對于使用 溫度范圍在_40°C +501:之間的熱管恒溫槽，在熱管冷凝器外部裝有制冷裝置。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的短型溫度傳感器校準(zhǔn)用熱管恒溫槽，其特征在于所述制冷 裝置為由壓縮機(jī)、冷凝器、毛細(xì)管、蒸發(fā)器、電磁閥順序聯(lián)接組成的制冷回路，其中蒸發(fā)器由 熱管冷凝器外側(cè)盤管、熱管上端蓋夾縫、熱管管芯外側(cè)盤管組成，從毛細(xì)管流出的制冷劑依 次經(jīng)過熱管冷凝器外側(cè)盤管、熱管上端蓋夾縫、熱管管芯外側(cè)盤管完成蒸發(fā)過程；所述上端 蓋夾縫為熱管管芯上端分隔出的一段管體。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種短型溫度傳感器校準(zhǔn)用熱管恒溫槽，其包括熱管冷凝器、熱管管芯、設(shè)在熱管管芯內(nèi)的傳感器插管，并且熱管冷凝器所處位置高于熱管管芯上端，其特征在于所述熱管管芯上端通過管路連通熱管冷凝器的下端。本實(shí)用新型這種改進(jìn)的結(jié)構(gòu)與以前的彎管連通結(jié)構(gòu)(連接于熱管冷凝器的中部或上部)相比，增加了熱管的傳輸功率，提高了熱管的動(dòng)力性能，減小了測試插孔上端面附近部位與熱管恒溫區(qū)的溫度差，改善了這個(gè)區(qū)域的帶負(fù)載能力。溫場測試結(jié)果也表明，結(jié)構(gòu)的改進(jìn)使各傳感器測試孔上部溫差明顯減小，溫度分布更加均勻，更有利于短型傳感器的校準(zhǔn)/測試。
文檔編號G01K15/00GK201488839SQ20092003003
公開日2010年5月26日 申請日期2009年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月20日
發(fā)明者劉彥成, 徐軍, 洪國祥 申請人:泰安磐然測控科技有限公司;中國航空工業(yè)集團(tuán)公司金城南京機(jī)電液壓工程研究中心