热流传感器简介

本系列研讨会旨在帮助您了解传热和温度。温度是大多数人测量的，但是热传递对于工程应用同样重要。车间使用热电偶和热流传感器的组合来同时测量这两个量。传感器输出由数据采集板（DAQ）读取，数据采集板通过USB端口连接到笔记本电脑。在计算机上加载一个程序，以图形方式显示结果并提供一个控制面板。

热传递（q）是热能随时间的运动。典型的单位是瓦特，与功率相同，它是机械能的运动随时间的函数。热通量是每表面积（q”）的热传递，单位为瓦特/平方米。这类似于功率密度。它是通过一个薄而平的传感器测量的，传感器被封装在一个塑料盖中。它输出一个电压（E），该电压与根据提供的校准的热流成正比，通常以微伏/瓦/平方米的形式给出，

𝑞”=𝐸/𝑆

当提供传感器的校准值时，计算机程序自动进行此转换。

图1热流传感器组件

为了测量温度，提供了两个热电偶。一个作为热流传感器的一部分连接。另一种是一组单独的导线，一端焊接在一起形成热电偶接头。热电偶测量从这个接头到导线另一端连接点的温差。DAQ自动测量连接温度并调整电压输出，以给出绝对温度值。

同时，这允许直接测量单个温度和温差。传热是由温差驱动的。总有一个在较高温度下的热能源在较低温度下移动到能量阱。因此，了解工程系统中的源、汇温度以及由此产生的热通量是非常重要的。

热流传感器套件提供如图1所示的组件。包括一个带有热电偶的热流传感器、一个单独的热电偶、一个数据采集卡、一个铝试片、一个铝翅片、一小块木头、一个薄加热器和一小块布。加热器的设计目的是从数据采集系统获取能量，为一些车间提供热源。很多车间都把人体作为热源，这样可以让你在测量结果的同时感受热过程。

为了进行测量，将热流传感器置于热源和散热器之间。这可以像一张桌子，你的手，你的手臂和周围的空气一样简单。热通量传感器可以用胶带粘在一个表面上，也可以放在两个物体之间以固定它。可以在传感器顶部使用单面胶带，也可以在传感器和表面之间使用双面胶带。无论哪种情况，目标都是在整个传感器和表面之间建立良好的接触，以获得良好的读数。

研讨会#1-介绍作业

1.观看关于热量和温度的介绍视频。

2.组装系统。确保接线正确，如图2所示。彩色导线的放置非常重要。从左侧开始，前两条导线是热流传感器（白色然后是红色）。接下来的两根导线是热电偶（蓝色然后是红色）。接下来的两个是第二个热电偶（蓝色然后红色）。加热器的最后两条导线依次为黑色。

3.确保计算机上安装了正确的计算机程序。

4.将DAQ插入USB端口（至少2.0或更高版本）。

5.启动程序。应出现如图3所示的屏幕。

6.拨动屏幕上的开关，确保数据采集和加热器都在工作。红色按钮在工作时应变为绿色。

7.记录从源到汇的热通量和传感器温度。注意，热流传感器的输出是定向的。在一个方向上，热通量读数应为正，如果传感器翻转，则输出应为负。然而，热电偶只测量某个位置的温度。它没有正值和负值。在所有情况下，如果导线断开或断开，输出将非常大且无响应。使用“保存”按钮创建excel文件。此文件将有四列，以秒为开始，然后是以W/m2为单位的热流，第三列是传感器温度（°C），第四列是第二个温度（°C）。

图3电脑操作画面

图2 DAQ接线图

测量说明：

q“=T=

这些值是否符合您的期望（包括标志和方向）？

解释原因。