热沉式热流传感器焊接工艺研究（一）

摘 要：在科学技术，工业生产和工程建设过程中，热通量以多种方式传递，其中最常见的三种模式是热传导，对流和辐射。 随着现代科学技术的飞速发展，热流密度的测量技术受到越来越多的关注。 在热分析监测领域，热流密度测量的重要性也已被确认和认可了，并且相应的热通量测量方法得到了很大的发展和广泛应用。热流传感器是测量热传递（热流密度或热通量）的基本工具，本文结合热沉式热流传感器的原理、用途、结构构成等进行焊接工艺的研究。

关键词：热流测量；特点是尺寸小；焊接

一、引言

节能与环境保护是全球性的紧迫问题，人类生产、生活中的能量和用品大都是通过热力过程转换得来，能量的耗散也在这个过程中。热流传感器是测量热传递（热流密度或热通量）的基本工具，是构成热流计的最关键器件。

热沉式熱流传感器是温度梯度型热流传感器中的一种。主要可应用于：燃烧室辐射热通量的测量，太阳能辐射强度，火灾实验，材料研发，熔炉研发等热传递研究中。这类传感器的原理是：当热量从康铜表面进入，这个热使康铜的温度升高。且沿着康铜的径向传到铜热沉体上，并通过热沉体耗散到周围环境中去。康铜箔中心的温度高于它周径上的温度，这个温度差很容易由热电偶检测并输出与之对应的电压信号E。这个电压信号可以很容易地与康铜表面的热射通量q建立起函数关系，就可进行热流测量。通常其关系可表达为：

E/q=αR2/S （1）

式中：E/q是热流计的灵敏度，mV/（W/m2）

α是系数

R是康铜的半径，m

S是康铜的厚度，m

图1是热沉式传感器的典型结构图，包括一个康铜圆形薄片。通过焊接工艺将感应薄片连接在一个无氧铜热沉体上，铜导线连接在感应薄片中心点以及热沉体任何位置。用铜—康铜热电偶测量薄片中心和边缘的温度差，这个温度差加上热沉体自身的温度，就是感应薄片的中心温度。它的基本响应特性参数是灵敏度、测量范围和时间常数，这些特性取决于薄片的直径和厚度。对于给定的热流，传感器的灵敏度和圆形薄片的中心和边缘的温度差成比例。为了增加灵敏度，薄片应当更薄或者直径更大。传感器的测量范围受到薄片中心最大允许温度的限制。

康铜箔是焊到空心圆柱体的铜热沉上。一条铜引线焊到康铜箔中心，这样就得到一个由铜引线—康铜箔—铜热沉体组成的差分热电偶对—热电堆。焊在康铜箔中心的铜引线与焊在铜热沉体上的铜引线构成热电堆的输出。

二、 热沉式热流传感器焊接工艺分析

热阻式热流计的结构特点是尺寸小，康铜片的尺寸很薄。需要把康铜和热沉体之间紧密连接起来，保持良好的热传导。铜导线的焊接。选用直径为0.25mm的纯铜丝为导线。

三、结语

热沉式热流传感器使用精度要求高，因焊接有难度，所以进行热沉式热流传感器焊接工艺进行分析研究，得出最佳的焊接工艺。详细工艺见热沉式热流传感器焊接工艺研究（二）

参考文献

[1] 刘初平编.气动热与热防护试验热流测量[M].国防工业出版社，2013

[2] 林贻强，芮冬梅.热电偶测量端的焊接方法.仪器仪表标准化与计量， 2001（6）：38～39

作者简介

李军（1978-），男（汉族），四川三台人，本科，绵阳富林岚科技有限责任公司董事长兼总经理，研究方向：电子、机械产品 无人机、传感器的设计开发及企业管理。

（作者单位：绵阳富林岚科技有限责任公司）