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什么是熱流量傳感器？ 怎么測試？單位是什么？
文章出處：Naichuang 人氣： 發表時間：2017-08-08 09:09
熱流傳感器是測量熱傳遞(熱流密度或熱通量)的基本工具，是構成熱流計的最關鍵器件。熱流傳感器的性能決定了熱流計的用途。
依據原理: 熱阻式，圓箔式，塞式(熱容式)，輻射式等
依據制造工藝: 線繞式，半導體式，超薄(薄膜)式等
依據工作溫度: 普通(小于200℃)，高溫(最高可達1900℃)
依據傳熱方式: 傳導熱流，輻射熱流，對流熱流
依據測量對象(用途): 表面，管道，輻射，地熱，火焰等
依據安裝方式: 接觸，非接觸(空間)
依據響應時間: 穩態，瞬態(快速響應)
依據冷卻方式: 自然，水冷
單位：Btu/(ft2.s)
換算：100W/cm2=88.055Btu/(ft2.s)
Btu British thermal unit 英美等國采用的熱量計量單位
標稱：將1lbf的純水溫度升高1°F所需的熱量
傳感器
測量 形式 特點和用途
熱傳導或熱損失 接觸式，埋入安裝 小的埋孔和接觸熱阻，導熱系數盡可能一致，厚度越薄越好。用于固體中傳導熱流的測量，也可以用于比較法導熱系數的測定裝置
熱傳導或熱損失 接觸式，表面貼裝 厚度要薄(不破壞熱流場)，小的熱阻，表面輻射系數盡可能一致。用于固體散熱損失(包括對流和輻射)，水冷面的對流傳熱測量
熱傳導或熱損失 接觸式，空間安裝 垂直對準無須接觸，不破壞熱流場，用于輻射傳熱的測量
熱流分布 純輻射式 消除對流和其它影響，測量純輻射熱流。用于(工業爐窯內)熱流分布的測量
熱流分布 全熱流式 測量對流和輻射熱流之和。用于(工業爐窯內)熱流分布的測量
流體輸送 熱量計 測量流體流量和流體熱焓值的乘積。用于測量流體輸送過程中的熱量
瞬態變化 熱容式，溫度變化式 利用溫度變化來測量。用于航空航天和軍工等測量瞬態變化很大的熱流量及其它特殊要求的場合
舉例說明，經典的熱流傳感器
Gardon輻射熱流傳感器是經典的輻射熱流傳感器，廣泛應用于地面和飛行航空試驗、火災試驗、可燃性試驗熱流標準、傳熱研究、材料開發和窯爐開發。
Gardon輻射熱流傳感器標配測量量程5~4000Btu/(ft2.s)
Gardon輻射熱流傳感器可選配置：包括四種安裝配置、水冷或用于傳感器體溫度測量的熱電偶。在工作溫度超過400°F時，應選擇水冷。
Gardon輻射熱流傳感器得益于精巧的設計、堅固的結構和安裝的方便性，Gardon輻射熱流傳感器能夠在各種應用中可靠、直接測量熱流。每個傳感器能夠在設計熱流水平上自產生10mv（標稱）的輸出。Gardon輻射熱流傳感器可以極高分辨率連續讀取0~150%設計熱流。線性傳感器輸出與傳感器吸收的凈熱流成正比。
Gardon輻射熱流傳感器的特點：
* 線性輸出
* 輸出與熱流成正比
* 準確、堅固、可靠
* 便于安裝
* 非水冷式、水冷式、吹氣式
* 輻射熱流傳感器和限制視角附件
* 測量總熱流
* 測量輻射熱流
標準量程：4000，3000，2500，2000，1500，1000，500，250，200，100，50，30,25，20，15，10，5，2，1，0.5，0.2 Btu/(ft².s)。（可定制量程）
輸出信號：線性輸出，10 mv標稱@全量程。
最高容許傳感器體溫度：400 °F。
過量程能力：150%量程，2-1000 Btu/(ft².s)時。
最大非線性：±2%全量程。
重復性：±1/2%
校準擴展不確定度：量程~250Btu/(ft².s)時為±3%，包含因子k=2（對于約95%的置信水平）。
Gardon輻射熱流傳感器的其他技術參數：
在多灰環境中使用時，Gardon輻射熱流傳感器應采用吹氣。MEDTHERM吹氣裝置通過嚴格的NASA 性能測試（富燃料氧乙炔火焰近距離朝向視窗）。
Gardon輻射熱流傳感器的標準視窗材料為藍寶石，也可選擇其它材料。Gardon輻射熱流傳感器的標準視角：90°、120°和150°
Gardon輻射熱流傳感器的時間常數：（對階躍輻射熱輸入的63.2%響應）
250~4000 Btu/(ft2.s)：<50 ms。
50~200 Btu/(ft2.s)：<100 ms。
2~30 Btu/(ft2.s)：<250 ms。
Gardon熱流傳感器64系列的結構：
準確、堅固、可靠的圓箔式和塞式傳感器。
OFHC銅質體，確保長傳感器壽命和信號穩定性。
不銹鋼法蘭（如配備），便于安裝。
采用焊接接頭、銅絲編織屏蔽絞線、Teflon絕緣材料以及應力釋放，防止受損和寄生信號，從而確保信號完整性。
Schmidt Boelter（塞式）熱流傳感器與Gardon熱流傳感器具有互補性，選擇Schmidt Boelter（塞式）熱流傳感器的考慮主要是基于：1、對流熱流是測量的重點；2、Gardon熱流傳感器的最小范圍是0-5W/cm2，如果熱流量小于這個范圍就要考慮用Schmidt-Boelter熱流傳感器了。Schmidt Boelter（塞式）熱流傳感器通用的測量范圍為：0.2~4 Btu/(ft2.s)
Schmidt Boelter（塞式）熱流傳感器的特點：
* 線性輸出
* 輸出與熱流成正比
* 準確、堅固、可靠
* 便于安裝
* 非水冷式、水冷式、吹氣式
* 輻射熱流傳感器和限制視角附件
* 測量總熱流
* 測量輻射熱流
Schmidt Boelter（塞式）熱流傳感器的結構：
準確、堅固、可靠的圓箔式和塞式傳感器。
OFHC銅質體，確保長傳感器壽命和信號穩定性。
不銹鋼法蘭（如配備），便于安裝。
采用焊接接頭、銅絲編織屏蔽絞線、Teflon絕緣材料以及應力釋放，防止受損和寄生信號，從而確保信號完整性。
標準安裝配置包括平滑表面 ，帶法蘭；螺紋表面 ，帶法蘭；平滑表面，無法蘭；螺紋表面，無法蘭。所有法蘭直徑為1.73"，安裝孔直徑0.150"，均勻排布在1.375"直徑的螺栓圓周上。水冷管（如配備）和吹氣管直徑為1/8"SST。所有管路長4"。（可定制其它直徑、長度和裝配）。所有螺紋規格為1-12UNF-2A。
Schmidt Boelter（塞式）熱流傳感器的規格：
標準量程：0.2~4 Btu/(ft2.s)。（可定制量程）
輸出信號：線性輸出，10 mv標稱@全量程。
最高容許傳感器體溫度：400 °F。
過量程能力：150%量程，2-1000 Btu/(ft2.s)時。
最大非線性：±2%全量程。
重復性：±1/2%
校準擴展不確定度：量程~250Btu/(ft2.s)時為±3%，包含因子k=2（對于約95%的置信水平）。
時間常數：（對階躍輻射熱輸入的63.2%響應）
250~4000 Btu/(ft2.s)：<50 ms。
50~200 Btu/(ft2.s)：<100 ms。
2~30 Btu/(ft2.s)：<250 ms。
傳感器類型：（標準，可定制）
0.2~4 Btu/(ft2.s)：塞式（5~100 Btu/(ft2.s)量程可定制）。
標稱阻抗（帶標準導線）：塞式熱流傳感器：<250?。
非水冷傳感器吸熱性：在達到400 °F的最高傳感器體溫度前，傳感器可吸收的熱能：
非水冷式傳感器：6.2 Btu
水冷式傳感器但無水時：4.2 Btu
可選附件
可拆卸視窗附件（標配藍寶石或可選視窗材料），可使基本型傳感器僅測量輻射熱流。
視角限制器附件，可使基本型傳感器用于150°、120°、90°、60°、30°、15°、或7°窄視角測量。
在多灰環境中使用時，Gardon輻射熱流傳感器應采用吹氣。MEDTHERM吹氣裝置通過嚴格的NASA 性能測試（富燃料氧乙炔火焰近距離朝向視窗）。
Gardon輻射熱流傳感器的標準視窗材料為藍寶石，也可選擇其它材料。Gardon輻射熱流傳感器的標準視角：90°、120°和150°
Gardon輻射熱流傳感器的時間常數：（對階躍輻射熱輸入的63.2%響應）
250~4000 Btu/(ft2.s)：<50 ms。
50~200 Btu/(ft2.s)：<100 ms。
2~30 Btu/(ft2.s)：<250 ms。
Gardon熱流傳感器64系列的結構：
準確、堅固、可靠的圓箔式和塞式傳感器。
OFHC銅質體，確保長傳感器壽命和信號穩定性。
不銹鋼法蘭（如配備），便于安裝。
采用焊接接頭、銅絲編織屏蔽絞線、Teflon絕緣材料以及應力釋放，防止受損和寄生信號，從而確保信號完整性。
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