随着国内航天技术的发展, 特别是长征系列大推力火箭的成功研制和应用, 推动了深低温 (-270℃~0℃) 测量工程的发展。对液氢为燃料的航天动力系统及燃料加注系统的测温, 应采用相应能力的深低温热电偶产品, 且其要具备高测量精度、高耐工作压力、响应快等特点, 正目前在低温范围内, 特别是液氦温度以下, 一般常用的热电偶由于温度的变化而引起的热电势的变化常常是很小的, 致使热电偶测量法的应用受到一定限制。这就促进了对具有高耐压高精度的深低温热电偶的研究及应用。

为了满足特殊客户群对在深低温下用高精度热电偶产品测量的技术要求, 于是凭着多年从事相关行业的经验与实践, 设计出一种具有高耐压高精度的深低温热电偶, 具有结构简单精巧, 性能稳定的特点。如图1所示, 此结构包括球头体, 在球头体的一侧设有杆, 在球头体靠近杆的一端外部设有压紧螺母, 在球头体的另一侧设有屏蔽延伸线, 在球头体靠近屏蔽延伸线的一端内部设有压塞、外部设有压实帽, 在屏蔽延伸线与压实帽之间设有弹簧, 进一步, 所述杆的内部设有低温胶, 在低温胶的内部还设有偶丝, 且屏蔽延伸线穿过压塞, 与偶丝链接设置。此产品结构简单精巧, 产品质量轻, 安装容易, 不易生锈, 有效的提高了其使用寿命和使用性能, 完全能够满足特殊客户群对在深低温下用高精度热电偶产品测量的技术要求。 (图中, 1-低温胶, 2-偶丝, 3-杆, 4-压紧螺母, 5-球头体, 6-压实帽, 7-压塞, 8-弹簧, 9-屏蔽延伸线。)

除了在现有热电偶上对其结构进行了研发外, 还对深低温材料做了分析研发。近年来国外对镍铬——金铁热电偶的应用已非常普遍, 这种热电偶在深低温区域会产生较高的热电势, 故在低温工程中受到欢迎。但是这种热电偶消耗大量的贵金属, 价格昂贵, 所以无法满足大面积的使用。而近期国内外研制成功的镍铬——铜铁热电偶, 这是一种新型的深低温热电偶, 这种热电偶具有使用方便, 价格便宜, 测量范围宽, 灵敏度高, 热电性能稳定以及偶丝强度高等优点, 此材料主要以铜铁一铜, 铜铁一镍铬材料为主, 适用于2一3000K的温度测量范围, 其性能比目前国际上广泛使用的镍 (或铜) 铬一金铁热电偶优越, 尤其是均匀性比金铁都好。且这种热电偶是低温工程与厂矿实验室作为低温测量的一种理想测温元件, 可以应用在我设计的这种结构上。结合以上的材料和结构, 使其性能更加完善, 更加能够满足低温范围内, 特别是液氢温度以下, 热电偶测温的精度和可靠性。

深低温电偶可应用于运载火箭、超

导、生物、医药等科研领域, 近期特别是在航天领域的应用有很大的发展, 实现超深低温铠装热电偶材料及测温传感器产品的国产化, 打破国外产品一统天下的局面。

本文所研发的具有高耐压高精度的深低温热电偶在深低温, 在使用时, 具有耐高压和高精度的特点, 满足特殊客户群对在深低温下用高精度热电偶产品测量的技术要求, 主要有以下技术性能指标:

1、测量温度:-270℃~0℃;

2、精度等级:±0.3℃;

3、耐气压:25Mpa;

4、常温绝缘电阻:≥500MΩ/500VDC;

5、屏蔽接地电阻:≤0.05Ω。

本文所介绍的具有高耐压高精度的深低温热电偶虽然能够满足特殊客户群对在深低温下用高精度热电偶产品测量的技术要求, 但是现阶段, 具有高耐压高精度的深低温热电偶产品还处在研发阶段, 很多热电偶产品可能尚存在一定的不足, 还是需要不断的研究与开发, 通过各种途径来完善现阶段中的不足, 使其在不久的将来, 能够完全成熟。在此, 非常期待能够在这基础上更上一层楼, 研发出更具有特色的深低温热电偶, 使其深低温 (-270℃~0℃) 测量工程的发展达到顶端。