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熱阻式是應用最普遍的一類熱流傳感器
來源：傳感器生產銷售廠家 發布時間：2019年12月13日
熱阻式是應用最普遍的一類熱流傳感器。這類傳感器的原理是：當有熱流通過熱流傳感器時，在傳感器的熱阻層上產生了溫度梯度，根據付立葉定律就可以得到通過傳感器的熱流密度。設熱流矢量方向是與等溫面垂直，如果溫度為T和T+ΔT的兩個等溫面平行時，只要知道熱阻層的厚度ΔX，導熱系數λ，通過測到的溫差ΔT就可以知道通過的熱流密度。當用一對熱電偶測量溫差時，這個溫差是與熱流密度成正比的，溫差的數值也與熱電偶產生的電動勢的大小成正比例，因此測出溫差熱電勢就可以反映熱流密度的大小。為了提高熱流傳感器的靈敏度，需要加大傳感器的輸出信號，因此就需要將眾多的熱電偶串聯起來形成熱電堆，這樣測量的熱阻層兩邊的溫度信號是串連的所有熱電偶信號的逐個疊加，信號大能反映多個信號的平均特性。熱電堆是熱阻式熱流傳感器的核心元件，也是其他輻射式熱流傳感器的核心元件。
目前廣泛使用的超薄熱流傳感器始于上世紀90年代中開始，利用大規模集成電路制造工藝：濺射或激光熔刻技術制造熱電堆。一般使用聚酰亞胺薄膜封裝保護。使各傳感器特性之間一致性好，分辨率高，量程范圍大，典型0.1s的響應時間，厚度小于0.4毫米，且有效抑制環境變化的影響。
熱流計的應用基本上可以分三種類型：一種是直接測量熱流密度；一種是作為其他測量儀器的測量元件，如作為導熱系數測定儀、熱量計、火災檢測器、輻射熱流計、太陽輻射計等儀器的檢測元件；另一種是作為監控儀器的檢測元件，例如將熱流測頭埋入燃燒設備的爐墻中監測爐襯的燒損情況等。
熱流測頭應盡量薄，熱阻要盡量小，被測物體的熱阻應該比測頭熱阻大得多。被測物體為平面時采用板式測頭，被泅物體為彎曲面時采用可撓式測頭。可撓式測頭彎曲過度也會對其標定系數有一定影響，因此測頭彎曲半徑不應小于50mm。另外，輻射系數對熱流密度的測量也有影響，所以應采取徐色、貼箔等方法，使測頭表面與被測物體表面輻射系數趨于一致。
被測物體表面的放熱狀況與許多因素有關，在自然對流的情況下被測物體放熱的大小與熱流測點的幾何位置有關。對于水平安裝的均勻保溫層圓形管道，保溫層底部散熱的熱流密度最低，保溫層側面熱流密度賂高于底部，保溫層上部熱流密度比下部和側面均大得多。
這種情況下，測點應選在管道上部表面與水平夾角約為45°處，此處的熱流密度大致等于其截面上的平均值。在保溫層局部受冷受熱或者受室外氣溫、風速、日照等因素影響時，熱流密度在管道截面上的分布更加復雜，測點應選在能反映管道截面上平均熱流密度的位置，最好在同截面上選幾個有代表性位置進行測量，與所得到的平均值進行比較，從而得到合適的測試位置。對于垂直平壁面和立管也可作類似的考慮，通過測試找出合適的測點位置。至于水平壁面，由于傳熱狀況比較—致，測點位置的選擇較為容易。
熱流測頭表面為等溫面，安裝時應盡量避開溫度異常點。有條件時，應盡量采用埋入式安裝測頭。測頭表面與被測物體表面應接觸良好，為此，常用膠液、石膏、黃油等粘貼測頭，對于硅橡膠可撓式測頭可以使用雙面膠紙，這樣不但可以保持良好接觸，而且裝拆方便。熱流測頭的安裝應盡量避免在外界條件劇烈變化的情況下測量熱流密度，不要在風天或太陽直射下測量，不能避免時可采取適當的擋風、遮陽措施。為正確評價保溫層的散熱狀況，有條件時可采用多點測量和累積量測量，取其平均值.這樣取得的效果更理想。使用熱流計測量時，一定要熱穩定后再讀數。
目前廣泛使用的超薄熱流傳感器始于上世紀90年代中開始，利用大規模集成電路制造工藝：濺射或激光熔刻技術制造熱電堆。一般使用聚酰亞胺薄膜封裝保護。使各傳感器特性之間一致性好，分辨率高，量程范圍大，典型0.1s的響應時間，厚度小于0.4毫米，且有效抑制環境變化的影響。
熱流計的應用基本上可以分三種類型：一種是直接測量熱流密度；一種是作為其他測量儀器的測量元件，如作為導熱系數測定儀、熱量計、火災檢測器、輻射熱流計、太陽輻射計等儀器的檢測元件；另一種是作為監控儀器的檢測元件，例如將熱流測頭埋入燃燒設備的爐墻中監測爐襯的燒損情況等。
熱流測頭應盡量薄，熱阻要盡量小，被測物體的熱阻應該比測頭熱阻大得多。被測物體為平面時采用板式測頭，被泅物體為彎曲面時采用可撓式測頭。可撓式測頭彎曲過度也會對其標定系數有一定影響，因此測頭彎曲半徑不應小于50mm。另外，輻射系數對熱流密度的測量也有影響，所以應采取徐色、貼箔等方法，使測頭表面與被測物體表面輻射系數趨于一致。
被測物體表面的放熱狀況與許多因素有關，在自然對流的情況下被測物體放熱的大小與熱流測點的幾何位置有關。對于水平安裝的均勻保溫層圓形管道，保溫層底部散熱的熱流密度最低，保溫層側面熱流密度賂高于底部，保溫層上部熱流密度比下部和側面均大得多。
這種情況下，測點應選在管道上部表面與水平夾角約為45°處，此處的熱流密度大致等于其截面上的平均值。在保溫層局部受冷受熱或者受室外氣溫、風速、日照等因素影響時，熱流密度在管道截面上的分布更加復雜，測點應選在能反映管道截面上平均熱流密度的位置，最好在同截面上選幾個有代表性位置進行測量，與所得到的平均值進行比較，從而得到合適的測試位置。對于垂直平壁面和立管也可作類似的考慮，通過測試找出合適的測點位置。至于水平壁面，由于傳熱狀況比較—致，測點位置的選擇較為容易。
熱流測頭表面為等溫面，安裝時應盡量避開溫度異常點。有條件時，應盡量采用埋入式安裝測頭。測頭表面與被測物體表面應接觸良好，為此，常用膠液、石膏、黃油等粘貼測頭，對于硅橡膠可撓式測頭可以使用雙面膠紙，這樣不但可以保持良好接觸，而且裝拆方便。熱流測頭的安裝應盡量避免在外界條件劇烈變化的情況下測量熱流密度，不要在風天或太陽直射下測量，不能避免時可采取適當的擋風、遮陽措施。為正確評價保溫層的散熱狀況，有條件時可采用多點測量和累積量測量，取其平均值.這樣取得的效果更理想。使用熱流計測量時，一定要熱穩定后再讀數。
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