热科学

一般来说,“热传感器”是一个广泛的类别,包括各种基于温度或对温度做出反应的传感器,从温度传感器到热通量传感器。我们Hukseflux只研究基于热通量,或差分温度测量的传感器。

在许多物理现象中都有热量交换,这就伴随着热通量和温度变化。热传感器就是用于测量这两个参数。通过适当的方法,不仅可以测量热通量和温度,还可以得到一些其他的参数,例如辐射、液体和气体的流量。

热传感器具有以下一些特点:

  • 极好的稳定性
  • 没有移动部件
  • 动态范围大
  • 很少或根本没有能源消耗

这些特点可以提高测量结果和所用控制系统的可靠性。以下我们用一种常见的热通量传感器,也叫热电堆,来解释测量原理。

 

热传感器可以用来测量各种参数:

热通量

  • 热通量( 1 )是由穿越传感器的温度梯度引起的。温差是由热电堆( 2 )来测出的。 

辐射

  • 吸收器( 1 )吸收辐射( 2 ) 。辐射转化为热量。传输到散热片( 4 )上的热通量由热电堆( 3 )测出 。

质量流量和传热系数

  • 由电阻( 1 )产生一定的热量 ,其中部分热量传输到散热器( 5 )上,这部分热量与电阻产生的热量之间的比例,可以用来确定质量流量。而热电(4)可以用来测量这个比例。
  • 与此同时,而流到空气中的热量( 2 )与此时此地的传热系数成正比。这提供了一个直接的方法来确定不同流量下( 3 )的不同的传热系数 。

材料的热性能

  • 当一个热传感器和加热器到插入某种介质中,热传感器对这一加热的反应含有这种介质的热性能的信息。

 

典型的应用是:

 

热通量

  • 测量穿过建筑物墙壁,屋顶和地板的热通量,可以帮助人们有效地利用能源。
  • 通过测量土壤的热通量,帮助农业研究以及分析作物生长条件。
  • 通过测量人和动物对周围发出的热通量,来进行医学研究。

辐射

  • 测量太阳辐射量来优化对太阳能的采集。
  • 测量烘箱的热辐射来优化工艺条件。
  • 激光功率测量。

质量流量和传热系数

  • 风速测量,尤其是对室内的、低风速的情况。
  • 管道中的质量流量的测量。
  • 干燥过程中热传输、建筑物理的研究。

材料的热性能

  • 导热系数
  • 热扩散系数