一种基于热管法的K型铠装热电偶响应时间测量方法
专利汇可以提供一种基于热管法的K型铠装热电偶响应时间测量方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供一种基于 热管 法的K型铠装 热电偶 响应时间测量方法，步骤如下：一： 选定 待测K型铠装热电偶，确定需要的 温度 梯度；二：连接待测器件、 数据采集 仪和 计算机系统 ，打开热管恒温槽进行预热；三：记录初始温度T1；四：正向温度梯度响应时间测量及数据记录；五：逆向温度梯度响应时间测量；六：数据拟合与封装影响分析；通过以上步骤，能利用热管法以及 数据处理 与分析，测量并计算出K型铠装热电偶的响应时间；给出了一种精确的测量响应时间的方法，为器件使用人员提供K型铠装热电偶精确热性能参数。，下面是一种基于热管法的K型铠装热电偶响应时间测量方法专利的具体信息内容。
1.一种基于热管法的K型铠装热电偶响应时间测量方法，其特征在于：它包括以下步骤：
步骤一：选定K型铠装热电偶作为待测器件，并确定测试需要的温度梯度；
步骤二：用导线将待测器件两端与数据采集仪相连，并使用数据线将数据采集仪与计算机系统相连；打开热管恒温槽不同部分，按照所需的温度梯度进行预热；
步骤三：记录初始温度T1；将待测器件感温端放入热管恒温槽内，打开数据采集软件并观察输出温度值；待输出稳定之后，记录当前温度输出值为初始温度T1并关闭数据采集软件；
步骤四：正向温度梯度响应时间测量及数据记录；设定数据采集系统以5s为时间间隔收集数据，重新进行数据采集；同时将待测器件感温端快速放入另一温度的热管恒温槽内，不同时间t对应温度记录为T；待测器件温度输出达到新的稳定状态后，记录该温度输出值为T2并生成简易试验图像；
步骤五：逆向温度梯度响应时间测量；紧接步骤四，温度输出T2稳定后，将该温度作为新的初始温度状态T1，等待1分钟后重复步骤三、步骤四进行逆向温度梯度响应时间测量；
以上条件不变的情况下，至少进行三轮测量以减小试验误差；经过测试的感温探头从热管恒温槽中取出，在常温条件下自然风冷1小时后再进行回收。
步骤六：数据拟合与封装影响分析；利用MATLAB对测量数据进行拟合，得到对应曲线函数，进一步得到待测器件响应时间；由于导线在温变过程中电阻会发生变化和存在其他误差来源，在进行拟合检验时须遵循以下准则；
热管法拟合检验准则如下：
1、温度传感器响应模型；温度传感器进行响应时间试验时，应将其响应过程视为一阶惯性环节，器件本身视作一阶线性测量器件，使用符合标准的阶跃温度信号，其测试过程用微分方程可以表述为；
式中：
τ为温度传感器响应时间；
Ti为实时测量温度；
T为温度传感器测量温度；
响应时间取用点设定在全量程变化的50％处。温度传感器响应时间曲线对应的函数为：
式中：
T为温度传感器测量温度；
T0为初始温度；
Tf为流体或测量环境温度；
A为物体与流体换热面积；
h为表面换热系数；
V为敏感元件体积；
c为物体的比热容；
p为物体的密度；
可简化为：
T(t)＝a+c(1-ebt),b＜0
2、当t趋近于+∞时，T(t)趋近于a+c，即温度传感器的最终温度应该为Tf，即为流体温度。本文针对每一组试验进行数据拟合，得出其响应时间曲线以及曲线表达式，通过计算曲线参数的和(即a+c)与最终实际稳定温度相比较验证拟合方法的准确性。由于热管恒温槽准确温度分度值为1摄氏度，故其测量b类不确定度为：
则其置信度为99％的置信区间为：
{Tf-3ub，Tf+3ub}
考虑到导线在温变过程中电阻会发生变化、传感器本身具有误差以及实验数据不够丰富等误差来源，测量中认为拟合温度与实际最终温度相差不超过5℃即为正确拟合。
其中，在步骤一中述的“需要的温度梯度”，是指热管恒温槽提供的两个不同温度的热环境，其具体数值根据待测需求确定；
其中，在步骤二中述的“热管恒温槽”，是指以热管技术为工作原理，采用了循环式液体作为工质的热学器材，其金属腔体内密封一定数量的液态工质，介质在腔体的下端被加热至沸点，部分蒸汽介质携带着热量流向腔体上端，同时金属腔壁向外散发热量，蒸汽状态的介质重新冷凝成液态，通过重力作用回流至加热端，循环往复便提供了稳定的热环境；
其中，在步骤二中述的“数据采集仪”，是指Keysight 34970A数据采集仪；内含61/2位的数字电压表，3个插槽位于背面；
其中，在步骤二中述的“数据线”，是指GPIB转PCI数据线，主要作用是连接数据采集仪与计算机系统；
其中，在步骤二中述的“预热”，是指热管恒温槽开机到温度稳定之间的状态；
其中，在步骤三中述的“输出稳定”，是指输出温度值连续30s变化不超过0.1℃；
其中，在步骤三、四中述的“初始温度、温度输出值”，由于部分温度传感器插深过小，感温端无法达到核心温度区；热管恒温槽插口孔径过大，周围缺乏有效的保温措施，造成部分温度传感器实际显示温度与热管恒温槽设定温度不一致，但仍然存在显著的温度梯度，其变化不影响相关结论的得出。
通过以上步骤，能利用热管法测量并计算出K型铠装热电偶的响应时间；为器件使用人员提供K型铠装热电偶精确热性能参数。
2.根据权利要求1所述的一种基于热管法的K型铠装热电偶响应时间测量方法，其特征在于：所述的“热管”是指热管恒温槽，其型号为HRZ-400；热管利用潜热变化来传送热能，具有很高的热传导率，能在很小温差条件下，自动传递大量热能，是相同几何尺寸金属的几个数量级。热管具有非常小的热阻，借助于蒸汽流所导致的热扩散，可以使温度均匀分布。热管恒温槽的顶端有测温插孔，其中除控温传感器插孔外，其余均为检测温度计用插孔，尺寸直径为φ8mm至φ18mm。
3.根据权利要求1所述的一种基于热管法的K型铠装热电偶响应时间测量方法，其特征在于：所述的“响应时间”是指传感器响应外界刺激产生相应百分比阶跃变化所用的时间，一般用τ来表示，下标表示百分比对应的小数数字。
4.根据权利要求1所述的一种基于热管法的K型铠装热电偶响应时间测量方法，其特征在于：在步骤二中所述的“预热”完成标志为热管恒温槽屏幕所示温度1分钟内无变化。
一种基于热管法的K型铠装热电偶响应时间测量方法
(一)技术领域：
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