多級(jí)熱電堆型熱流測(cè)量?jī)x的研制及應(yīng)用.pdf

1、(1)基于一維平面?zhèn)鳠嵩恚ㄟ^(guò)對(duì)熱電堆式熱流測(cè)量原理的研究，推導(dǎo)出傳感器系數(shù)的定義式，從理論上探討了熱電堆電鍍層對(duì)熱流傳感器性能的影響，設(shè)計(jì)出了多級(jí)熱電堆式熱流傳感器的基本形式；(2)通過(guò)實(shí)驗(yàn)尋找熱電勢(shì)高的廉金屬絲作為熱電材料、熱阻和強(qiáng)度高的板材作為基板材料，重點(diǎn)研究了多級(jí)熱電堆式熱流傳感器的制作方案，利用提高單位面積內(nèi)的匝數(shù)、提高電鍍工藝水平、改善布線及封裝方式等途徑，提高熱流傳感器的分辨力及準(zhǔn)確度；(3)采用防護(hù)熱板法和熱流計(jì)法對(duì)

2、自制熱流傳感器進(jìn)行了標(biāo)定，獲得自制傳感器的分辨力和準(zhǔn)確度等關(guān)鍵參數(shù)，對(duì)標(biāo)定過(guò)程中熱流的穩(wěn)定時(shí)間、傳感器系數(shù)與工作溫度的關(guān)系、導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)誤差的主要因素進(jìn)行了探索；(4)將自制熱流傳感器與高精度數(shù)字式電位差計(jì)、計(jì)算機(jī)等組合，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的采集、轉(zhuǎn)換、傳輸，完成了熱流測(cè)量?jī)x硬件的組裝；開發(fā)了一套具有數(shù)據(jù)接收、處理、分析和輸出功能的測(cè)試軟件，形成了一套完整的多級(jí)熱電堆型熱流測(cè)量裝置；(5)將自制熱流測(cè)量?jī)x應(yīng)用到建筑熱工測(cè)試等現(xiàn)場(chǎng)，分析了熱流傳感器粘

3、貼到被測(cè)物表面以后對(duì)被測(cè)表面熱流場(chǎng)的影響，在此基礎(chǔ)上討論了測(cè)試過(guò)程中可能產(chǎn)生的誤差及減小誤差的主要方法。
　　 研究結(jié)果表明：(1)提高多級(jí)熱電堆型熱流傳感器性能的主要途徑是：選擇熱電勢(shì)高的金屬作為熱電材料，為制備熱電堆方便，需選擇方便電鍍的金屬；選擇熱阻和強(qiáng)度高的材料作為基板材料，厚度需適中；在有效的傳感器面積內(nèi)盡量增加熱電堆級(jí)數(shù)，以使輸出熱電勢(shì)更高；電鍍層的厚度需通過(guò)實(shí)驗(yàn)尋找最優(yōu)化條件；(2)銅、康銅配對(duì)組成熱電偶熱電勢(shì)高、

4、方便電鍍，是熱電材料較好的選擇；酚醛樹脂層壓板熱阻高、強(qiáng)度高、加工性能好，是熱電堆基板的理想材料；(3)在康銅絲上電鍍銅這種制備熱電堆的方法適合用來(lái)制作級(jí)數(shù)特別高的熱電堆；(4)先用雕刻機(jī)裁切和刻槽，再手工繞制0.1 mm裸康銅絲，制作出來(lái)的康銅線圈能很好滿足電鍍銅實(shí)驗(yàn)制備熱電堆的要求；(5)根據(jù)單因素實(shí)驗(yàn)，綜合熱電勢(shì)和表面形態(tài)等因素，得出硫酸銅酸性鍍銅法制備熱電堆的優(yōu)化工藝條件為電鍍時(shí)間20min、硫酸銅濃度250g/L、硫酸濃度60

5、g/L、鍍液溫度36℃、電流密度10A/dm2；對(duì)于制備熱電堆而言，鍍層呈淡紅色、晶粒均勻、厚度為21.5μm左右、附著力強(qiáng)時(shí)，輸出熱電勢(shì)最高；(6)使用HY8006型傳感器封裝AB膠，在60℃的環(huán)境中進(jìn)行固化封裝，是熱流傳感器封裝的最優(yōu)化條件；(7)經(jīng)中國(guó)測(cè)試技術(shù)研究院鑒定，自制熱流傳感器傳感器系數(shù)為48.44 W/(m2·mV)，測(cè)量范圍為0.05～9999.00W/m2，測(cè)量分辨力為0.05W/m2，相對(duì)測(cè)量準(zhǔn)確度為1.0％，綜合