基于LabVIEW的爆炸温度场测试系统设计+文献综述(5)
综合考虑各材料的特点和实际情况选定WRe5-WRe26热电极材料。
3.2.2 热电偶结构
用于爆炸场温度测量的热电偶既要能快速的响应瞬态温度，又能够承受高速气流的冲击，即热电偶丝直径要小，同时要保证具有足够的机械特性。
由导热方程可知，导致热电偶产生测温误差的因素也是设计热电偶结构时应该注
意解决的问题。设计时，主要从以下方面考虑：
1)改变L/d的比例大小(L：热电极裸露长度；d：偶丝直径)，增大L/d可有效减
小导热误差。在一般情况下，L/d≥10时，即可获得所需的准确度。
2)改变V/A0的大小。(V、A0：测量端的体积与面积)缩小测量端尺寸可有效的提高响应；时间常数正比于V/A0，减小体积与面积之比，可加快响应速度。
3)采用小直径的对焊跨流结构，增大放热系数 ，可有效的减小辐射带来的误差。
4)增大热电偶的黑度E，可有效的提高对升温过程的响应。
根据以上分析，选用丝径为0.1mm的WRe5-WRe26偶丝，为使导热误差足够小，参照以往的资料和经验，偶丝裸露部分伸出长度为4.8mm。偶丝经过专门的热处理工艺，强度高，能够承受高温气流的冲击。
首先将偶丝穿过绝缘双孔瓷管装于不锈钢管内，偶丝与瓷管之间用无机粘接剂封装，瓷管和不锈钢管内部之间、偶丝后面的引线与偶丝之间焊接用环氧胶脂固定，最后在所有接缝处涂上密封胶，热端采用直流电弧焊的焊接方法。焊接后检查热端的外观，保证焊接牢固，具有金属光泽、表面圆滑、无沾污、夹渣和裂纹。在保证强度的前提下尽量使焊点的尺寸小些。设计的热电偶结构图如图3.2所示。考虑到热电偶在爆炸场受到的冲击很大，将不锈钢管的后端部分设计成螺纹结构，以便和热电偶专用安装支架固定。
图3.2 温度传感器实物图
3.2.3 热电偶的安装支架设计
根据测试要求，爆炸现场的热电偶传感器需要固定在离地面一定的位置，因此需要设计专用的热电偶传感器的安装支架。专用安装支架的结构如图3.3所示。安装支架由传感器固定用安装件、高度调节杆、埋地杆以及固定螺栓等组成。安装过程如下：
a. 将热电偶尾部的信号线从如图3.3所示的传感器安装件中间的孔穿过，然后将热电偶和传感器安装件旋紧固定；
b. 将高度调节杆插入传感器安装件另一端的孔内，并用螺钉紧固；
c. 将埋地杆尖头朝下插入到测点位置，盖上支座保护帽用榔头砸入泥土中；
d. 将调节杆插入埋地杆的孔中，调节连接杆的伸出高度，以传感器距地面1.5m为准，然后用螺钉将连接杆分别和传感器安装件以及埋地杆固定好。
在现场安装的过程中要注意钨-铼偶头的保护。为避免碰断钨-铼偶头，到实测前再摘下热电偶上的塑料保护套。
3.3 热电偶的冷端温度补偿
用热电偶测温时，热电势的大小决定于冷热端温度之差。如果冷端温度固定不变，则决定于热端温度。如冷端温度是变化的，将会引起测量误差。为此，必须采用一定的措施来消除冷端温度变化所产生的影响。