阅读说明：本技术 一种集成阵列式热电偶束的三维立体测温装置及方法 (Three-dimensional temperature measuring device and method of integrated array type thermocouple bundle ) 是由 郭耸 周筠 刘洪胜 李晨晨 陈舒馨 陈学兵 陈苗苗 翁哲帆 于 2019-08-26 设计创作，主要内容包括：本发明属于热电偶式测温领域,具体涉及一种集成阵列式热电偶束的三维立体测温装置及方法。装置包括矩形框架底盘,矩形支撑架,铝合金热电偶架台,保护套管,长方体金属卡扣,热电偶数据采集器；矩形支撑架竖直设置在矩形框架底盘中部的上端,矩形支撑架的一侧纵向方向上均匀分布有多个铝合金热电偶架台,多个铝合金热电偶架台平行设置,每个铝合金热电偶架台设置有多个长方体金属卡扣,每个长方体金属卡扣内均设有保护套管,保护套管内设热电偶；热电偶后端连接有热电偶数据采集器。本发明的测温装置,在满足零维、一维、二维温度的测量条件下,实现三维立体空间温度测量,并具有灵活性、易拆卸性,大幅增加了测点数量,使实验方法具有多样性。(The invention belongs to the field of thermocouple type temperature measurement, and particularly relates to a three-dimensional temperature measurement device and method of an integrated array type thermocouple beam. The device comprises a rectangular frame chassis, a rectangular support frame, an aluminum alloy thermocouple stand, a protective sleeve, a cuboid metal buckle and a thermocouple data collector; the rectangular support frame is vertically arranged at the upper end of the middle part of the rectangular frame chassis, a plurality of aluminum alloy thermocouple stand platforms are uniformly distributed on one side of the rectangular support frame in the longitudinal direction, the aluminum alloy thermocouple stand platforms are arranged in parallel, each aluminum alloy thermocouple stand platform is provided with a plurality of cuboid metal buckles, each cuboid metal buckle is internally provided with a protective sleeve, and a thermocouple is arranged in each protective sleeve; the rear end of the thermocouple is connected with a thermocouple data collector. The temperature measuring device provided by the invention can realize three-dimensional space temperature measurement under the condition of meeting zero-dimensional, one-dimensional and two-dimensional temperature measurement conditions, has flexibility and easy disassembly, greatly increases the number of measuring points, and enables the experimental method to have diversity.)

一种集成阵列式热电偶束的三维立体测温装置及方法

技术领域

本发明属于热电偶式测温领域，具体涉及一种集成阵列式热电偶束的三维立体测温装置及方法。

背景技术

热电偶是一种常用的温度测量装置，广泛应用于燃烧、消防等科学研究，以及发电厂、化工厂等社会生产中，利用温度数据对样品、试验品进行初步分析、控制工艺流程是一种常用的手段。

热电偶温度的测量范围包括零维、一维、二维，现有的热电偶支架装置一般是由角钢组装而成，用铁丝、锡箔纸等若干材料将热电偶固定在角钢上，对被测样品进行零维成点、一维成线、二维成面的温度测量，利用角钢组装的热电偶测温装置灵活性、易拆卸性较差，进而一维、二维测点距离不易调控，测点数量有限，测点布置方法较为单一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种集成阵列式热电偶束的三维立体测温装置及方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种集成阵列式热电偶束的三维立体测温装置，所述装置包括矩形框架底盘，矩形支撑架，铝合金热电偶架台，保护套管，长方体金属卡扣，热电偶数据采集器；

所述矩形支撑架竖直设置在矩形框架底盘中部的上端，所述矩形支撑架的一侧纵向方向上均匀分布有多个铝合金热电偶架台，所述多个铝合金热电偶架台平行设置，所述每个铝合金热电偶架台设置有多个长方体金属卡扣，每个长方体金属卡扣内均设有保护套管，所述保护套管内设热电偶；热电偶后端连接有热电偶数据采集器。

进一步的，所述多个保护套管的长度不同，相应的多个热电偶的长度也不同。

进一步的，所述长方体金属卡扣装在保护套管与铝合金热电偶支架之间，中心为容纳三个钢管的圆孔，圆孔上方为间隙1-3mm的条缝，在卡缝中间的垂直方向，有一根贯穿的螺栓，金属卡扣的两端端口处，分别设有两个螺母，通过拧紧螺母可锁死金属卡扣，能水平方向固定保护套管。

进一步的，所述矩形框架底盘底部的四个角分别设有滑轮，所述滑轮设有刹车机构。

进一步的，所述铝合金热电偶架台与矩形支撑架之间通过L型直角连接件相连接。

进一步的，所述矩形底盘框架由四个矩形框焊接而成，矩形框使用单孔铝合金型材，矩形框的长度为30～60cm。

进一步的，所述矩形支撑架的宽与矩形框架底盘的宽度相等，所述矩形支撑架主体由四个矩形框焊接形成，矩形支撑架横向设置有多个矩形框，多个矩形框在纵向上均匀分布，矩形支撑架的横向矩形框的位置与铝合金热电偶架台的位置相匹配。

进一步的，所述保护套管采用不锈钢或陶瓷。

进一步的，所述保护套管长度为50～100cm，内径2.5-3cm，厚度0.1-0.15mm，孔径2.5-3.5cm。

一种利用上述的装置进行测温的方法，包括如下步骤：

步骤(1)根据待测试件确定横向热电偶数目，在铝合金热电偶架台上进行穿孔布置，安装相应数量的金属卡扣和保护套管；根据待测试件确定竖向热电偶数目，用L型直角连接件调整铝合金热电偶支架之间的纵向间距；

步骤(2)：布置保护套管中热电偶前后伸出长度；

步骤(3)：将热电偶从保护套管一侧***，热电偶数据线从保护套管的另一侧伸出，安装在热电偶数据采集器上；

步骤(4)：保护套管用金属卡扣固定在相应位置上，保护套管中的热电偶用橡皮塞进行固定；

步骤(5)：连接数据采集器与数据显示终端的线路；

步骤(6)：开启数据采集和显示终端，点燃木垛，开始实验

本发明与现有技术相比，其显著优点在于：

(1)本发明的测温装置，在满足零维、一维、二维温度的测量条件下，实现三维立体空间温度测量，并具有灵活性、易拆卸性，大幅增加了测点数量，使实验方法具有多样性。

(2)不同孔间距的铝合金热电偶架台可以方便的进行更换，实现测量空间内水平方向测点间疏密的调控，自由设定三维空间内水平方向的温度测量位置；方便的调整拆卸L型直角连接件可设定三维空间内垂直方向的热电偶位置，实现垂直方向上温度测点的布置；通过支架夹持的热电偶束中热电偶数量、热端间距的调整可设定同一平面内热电偶的近深间距，实现三维空间测温。矩形框架底盘的滑轮增强了实验装置的灵活性，固定长方体支撑架台与热电偶架台的连接柱体，可在一定程度上实现旋转式测量。

附图说明

图1是本发明三维立体测温装置主视图。

图2是本发明所述多孔布置下的集成阵列式热电偶束的三维立体测温装置的侧视结构示意图。

图3是本发明中集成阵列式热电偶束的三维立体测温装置的支架装置案例示意图。

其中，1-滑轮，2-矩形框架底盘，3-矩形支撑架，4-铝合金热电偶架台，5-保护套管，6-长方体金属卡扣，7-L型直角连接件，8-热电偶数据采集器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

参见图1、图2，所述装置底部框架为矩形框架底盘2，该框架底部边长可选30～60cm，本装置中优选50cm，框架底部对整体试验装置起支撑作用，框架底部与滑轮1连接，滑轮1可使整体支架前后左右方便移动，同时，滑轮1带刹车，可使整体支架固定位置，保持稳定。

矩形支撑架3与矩形框架底盘2进行连接，铝合金热电偶支架台4与矩形支撑架3、矩形框架底盘2进行连接，整个装置保持稳定，矩形支撑架3中两根竖向单孔铝合金型材可为1～2m，优选高度1.5m，两根型材间的间距为矩形框架底部的边长，铝合金型材的尺寸40×40mm，在铝合金型材上每隔200mm固定一根单孔40×40mm铝合金型材，用于与铝合金热电偶支架台4连接。

热电偶的保护套管5采用不锈钢或高温绝缘保护材料(陶瓷)，在热电偶支架台4上进行穿孔，孔间距可为3～10cm，优选5cm，孔径确定为3cm，将一个热电偶保护套管5分别放进热电偶支架台4的一个孔径内，保护套管5长度可为50～100cm，内径2.9cm，厚度0.1mm，孔径3cm，热电偶保护套管5按不同伸出距离进行布置，可以测量不同燃烧形态下的温度。其中，因铝合金型材价格低廉、L型直角连接件易拆卸，热电偶支架台4孔径与孔间距可根据实际被测样进行调整。

金属卡扣6装在热电偶保护套管5与铝合金热电偶支架台4之间，中心为一可容纳三个钢管的圆孔，圆孔上方为间隙2mm的条缝，在卡缝中间的垂直方向，有一根贯穿的螺栓，金属卡扣的两端端口处，分别有两个螺母，通过拧紧螺母可锁死金属卡扣，能水平方向固定横向保护套管，阻止套管上下前后滑动。

L型直角连接件7便于拆卸，可以根据实际火焰形态、被测样品调整竖向热电偶支架间间隔距离。

以图3为例，一个木垛燃烧火焰轴向温度测量试验来介绍该专利的具体使用方法。

(1)根据试验需要，确定横向热电偶数目，在单孔铝合金型材支架上进行穿孔布置，安装相应数量的金属卡扣和保护套管；根据试验需要，确定竖向热电偶数目，用L型直角连接件调整铝合金型材热电偶支架之间的纵向间距。

(2)布置热电偶支架孔径内各热电偶保护套管的热电偶前后伸出长度，根据可能产生的火焰形态调整两两比照下的伸出距离长度。

(3)取出热电偶测温装置，确定性能良好，将无故障的热电偶从保护套管一侧***，热电偶数据线从保护套管的另一侧伸出，安装在热电偶数据采集器上。

(4)热电偶保护套管用金属卡扣固定在设计位置上，并锁死，热电偶保护套管中的热电偶用橡皮塞进行固定。

(5)连接数据采集模块与数据显示终端的线路。

(6)开启数据采集和显示终端，点燃木垛，开始实验。