圆箔式热流传感器是一种常用于测量辐射热流密度的传感器,也被称为戈登计。它通常由圆形康铜箔、铜热沉、热电偶引线和金属壳体组成,部分型号还带有水冷通道或法兰安装结构。工作时,辐射热流照射到涂黑后的圆箔表面,箔片中心温度升高,热量沿径向传导到边缘铜热沉,中心与边缘之间形成温差,热电偶输出与热流密度近似成比例的电压信号,从而实现测量。
这类传感器结构相对简单,量程较宽,可用于从几百瓦/平方米到数兆瓦/平方米的辐射热流测量,响应速度也较快。由于它主要依靠圆箔吸收辐射热后形成径向温差,因此对辐射热流的测量能力较强;在混合对流/辐射环境中使用时,需要结合安装位置和气流条件判断测量结果的代表性。
1.主要应用领域
常用于燃烧室热流测量、火灾试验、可燃性试验、太阳能辐射测试、熔炉与锅炉热工试验、航空航天热防护试验、发动机燃烧试验、材料耐热性能评估以及传热研究等。
2.结构与测量特点
核心结构包括康铜箔、铜热沉、中心引线和边缘引线。圆箔表面通常涂黑以提高吸收率,输出为毫伏级直流信号,可直接接入数据采集系统。水冷型可用于更高温、更强热流环境;非水冷型则需注意允许温度和暴露时间。
3.安装与使用方法
安装时应尽量使传感器表面与被测表面平齐,避免突出或凹陷;传感器与被测面之间应使用导热硅脂、导热胶、双面胶带或密封垫片填充,减少空气间隙。水冷型需保证冷却水流量稳定,防止内部沸腾或局部过热。测量辐射热流时,传感器表面吸收特性应与周围环境尽量匹配;若环境反射较强,应避免将传感器安装在镜面金属附近而不做表面处理。
4.信号读取与校准
输出信号通常较小,建议使用高输入阻抗的数据采集设备,并做好屏蔽和接地,减少噪声干扰。传感器灵敏度由厂家标定给出,使用时按灵敏度系数将电压换算为热流密度。长期使用、高温暴露或机械损伤后应重新校准,校准周期可结合使用频率和环境条件确定。
5.维护与注意事项
定期检查圆箔表面涂层是否脱落、氧化或污染;水冷接头应无渗漏,冷却水路应通畅;电缆和屏蔽层应完好,避免拉扯、折叠和高温烘烤。停机后应清洁表面残留物,保持干燥存放;若发现零点漂移、灵敏度变化或信号不稳定,应停止使用并送检。
总体来看,圆箔式热流传感器适合在高温、强辐射和快速变化的热环境中使用,尤其适合燃烧、火灾、炉窑和航空航天等场景的热流密度监测。它的测量可靠性与安装接触质量、冷却条件、表面吸收特性、信号采集方式和定期校准密切相关。规范安装、稳定冷却和定期核查,是保证数据可信的重要环节。