Wärmestromsensoren

Über Wärmeflusssensoren

Technische Spezifikationen

Standardmäßig verfügbare Bereiche

• Gardon Gage: 10, 15, 20, 30, 50, 70, 100, 200, 250 W/cm² und weitere kundenspezifische Bereiche auf Anfrage erhältlich.st bis zu 800 W/cm²
• Sensor Ausgang 1, 2,5, 5 W/cm² und weitere kundenspezifische Bereiche auf Anfrage erhältlich.

Leistungsmerkmale

• Sensorausgang: Linearer Ausgang, 10 mV bei vollem Bereich
• Überbereich: 25% des Nennwärmestroms
• Empfindlichkeit: ±25% des Nennwärmestroms
• Maximal zulässige Körpertemperatur im Betrieb: bis zu 200 °C
• Maximale Nichtlinearität: ±2% 
• Genauigkeit: ±5% oder besser
• Sensorbeschichtung: Absorptionsgrad: 0,92
• Antwortkonstante: Gardon-Spur < 100 ms, Schmidt-Boelter-Spur < 250 ms

Technische Komponenten

• Standard Kabellänge: 2 Meter oder nach Spezifikation
• Kabelmaterial: Zinnbeschichtetes Kupfer, Teflon-Isolierung je Draht, Teflon Ummantelung 
• Wärmekapazität des ungekühlten Sensors: Energie, die vom Wärmeflusswandler aufgenommen werden kann, bevor die maximale Körpertemperatur von 200 °C überschritten wird

Produkttypen

Gardon Wärmestromsensor Technologie

Gardon Wärmestromsensoren wurden von Robert Gardon entwickelt und nutzen die Struktur eines kreisförmigen Folien Wärmestromsensors. Sie messen den Temperaturunterschied zwischen Zentrum und Umfang einer kreisförmigen Folienplatte. Dieser Sensor erzeugt eine Spannung, die proportional zum Wärmestrom auf den Absorber ist.

Anwendungen: Wärmeflussuntersuchung in Windkanälen, Motoren und Flammenstrahlung.

Allgemeiner Wärmestrombereich 5 W/cm² bis 5000 W/cm² Der allgemeine Wärmestrommessbereich des Gardon-Wärmestromsensors liegt zwischen mindestens 5 W/cm² und bis zu 5000 W/cm².

Hauptvorteil: Die Empfindlichkeit des Gardon-Wärmeflusssensors ist unabhängig von der Sensortemperatur, wodurch er in einem breiten Temperaturbereich eingesetzt werden kann. Für den Langzeiteinsatz wird eine Wasserkühlung empfohlen, um die Lebensdauer des Sensors zu verlängern.

Schmidt-Boelter Wärmestromsensor Technologie

Schmidt entwarf das erste Instrument auf Grundlage seiner Beobachtungen. Boelter führte daraufhin eine geniale Modifikation von Schmidts Konstruktion ein, um eine Silber-Konstantan-Thermopile zu entwickeln. Das Funktionsprinzip beruht auf der Messung der Temperaturdifferenz mithilfe einer Reihe von Thermoelement (Thermopile-)Technik.

Funktionsprinzip: Dieses Messgerät erzeugts ist ein Ausgangssignal, das direkt proportional zum auf die Messfläche einfallenden Wärmestrom ist. Das stationäre AusgangssignalDas ut-Signal wird vom Wandler durch Messung des Temperaturabfalls in einem Material mit bekannten thermischen und physikalischen Eigenschaften erzeugt.

Allgemeiner Wärmestrombereich 5 W/cm² bis 5000 W/cm² Der allgemeine Wärmestrommessbereich des Schmidt-Boelter-Thermopile-Wärmestromsensors liegt zwischen mindestens 1 W/cm² und bis zu 5 W/cm².

Wärmestromberechnung: 

Gemessener Wärmestrom (W/cm²) = Ausgangsspannung des Sensors (mV) × Empfindlichkeit (W/cm²/mV)

Hinweis: Jedem Sensor liegt ein Kalibrierungszertifikat bei.vom Hersteller bearbeitetr mit Empfindlichkeitsspezifikationen.

Produkteigenschaften

Kernfunktionen

• Lineare Ausgabe
• Leistung proportional zur Wärmeübertragungsrate
• Präziser, robuster und zuverlässiger Sensor
• Ungekühlte und wassergekühlte Konfiguration
• Das OFHC-Kupfergehäuse gewährleistet eine lange Lebensdauer und Signalstabilität.
• Einfache Montage (über Flansch)s
• Montagemöglichkeiten verfügbar
• Messung des gesamten Wärmestroms (Konvektion + Strahlung)
• Nur Strahlung messen (mit Fensterkonfiguration)

Vorteile der wassergekühlten Serien

• Kontinuierliche Kühlleistung zur Aufrechterhaltung der Sensortemperatur unter 200 °C
• Langzeitmessung ohne Belichtungszeitbegrenzung
• Lineares Ausgangssignal, das von der Temperatur unbeeinflusst bleibt
• Hohe Messgenauigkeit besser als 5 %

Standardkonfigurationen

Der Basis-Wärmeflusssensor kann mit bestimmten Montagekonfigurationen und mit oder ohne Wasserkühlungseinrichtung spezifiziert werden.

• Glattes Gehäuse mit Flansch (Standardausführung)
• Gewindekörper mit Flansch
• Glatter Körper ohne Flansch
• Gewindekörper ohne Flansch

Alle Montageflansche haben einen Durchmesser von 43-45 mm und verfügen über drei gleichmäßig verteilte Befestigungslöcher.

Industrielle Anwendungen

Gardon Gauge-Anwendungen (5–5000 W/cm²)

Hochwärmestrommessungen:

• Leistung von Raketen- und Strahltriebwerken
• Motor und Motorwärmeverlustmessung
• Wärmestrommessung in der Brennkammer
• Messung des Strahlungswärmestroms (Laser, Explosion usw.) von Hochtemperatur-Wärmequellen
• Wärmestromforschung im Windkanal
• Forschung zur Flammenstrahlungswärme
• Boden- und Flugtests für die Luft- und Raumfahrt
• Brand-, Verbrennungs- und Leistungsbewertungen von Schutzausrüstung
• Wärmestrom von Hochofen und Kessel, Leistungsabgabe von Kessel und Brennkammer
• Prozesssteuerung (Glasherstellung, Flamme, Ofen usw.).

Schmidt-Boelter-Dehnungsmessstreifen – Anwendungen (1–5 W/cm²)

Messungen bei niedrigerem Wärmestrom:

• HVAC-Systeme
• Energieeinsparung und -management in Gebäuden
• Thermomanagement im Automobilbereich
• Thermische Analyse der Batterie
• Leistungsfähigkeit der Wärmedämmung und der Gebäudehülle
• Qualitätskontrolle in der Fertigung und Materialprüfung
• Biomedical research and medical device development
• Brandprüfung
• Wärmestromnormen für Entflammbarkeitsprüfungen
• Standardisierung von Mitteltemperatur-Wärmequellen

Häufige Anwendungsbereiche (beide Sensortypen)

• Luft- und Raumfahrtwissenschaft
• Prozessüberwachung und -steuerung
• Forschungs- und Entwicklungstests
• Bewertung der thermischen Leistung

Kalibrierungsprozess

Kalibrierungs-Setup

Der Versuchsaufbau besteht aus einem Wärmeflusssensor, einer Datenerfassungseinheit und einem PC. Temperaturkalibrator bestimmt durch den einfallenden Wärmestrom und die gemessene Ausgangsleistung bzw. Reaktion des Sensors.

Kalibrierungsverfahren

1. Wärmequelle (Schwarzkörperofenwird erhitzt, um Strahlung aus dem Hohlraumgraphitstreifen bei sehr hoher Temperatur zu erzeugen.
2. Test- und Referenzwärmestromsensoren wurden in gleichen Abständen vom Graphitstreifen platziert.
3. Die Ofenspannung wurde manuell geregelt, bis am Standard-Wärmeflusssensor eine Ausgangsspannung von 10 Millivolt erreicht wurde.
4. Testsensor-Ausgangswerte in Millivolt angegeben
5. Eine lineare Regressionsanalyse wurde zwischen Wärmestromdichte und Sensorausgangssignal durchgeführt, um die Empfindlichkeit in (W/cm²)/mV zu ermitteln.
6. Kalibrierdaten wurden aufgezeichnet, um die Genauigkeit des Prüfmessgeräts zu überprüfen.

Kalibrierungsergebnisse

Ein mit diesem Aufbau kalibrierter Test-Wärmeflusssensor von 30 Watt/cm² erreichte eine Empfindlichkeit von 0,315 bei einer Genauigkeit innerhalb von 5 %.

Fensteroptionen: nur für Strahlungswärmemessung (Radiometer)

• ZnSe: Wird für einen breiten Übertragungsbereich verwendet 
• Saphire (Al₂O₃): Mowird häufig wegen seiner chemischen Beständigkeit und Härte verwendet.

Herstellung und Support

Wir sind Hersteller von Wärmeflusssensoren und bieten die Möglichkeit zur kundenspezifischen Anpassung an Ihre Anforderungen.

Technischer Support: Bei Fragen zu Wärmeflusssensoren wenden Sie sich bitte an: [email protected], +91 8078605472