热流检测技术与理论越来越受到重视,热流传感器的应用也随之愈加广泛。工业方面,可通过热流传感器测量工业窑炉中的热流来进行警告以及设备改造,实现安全监控。农业方面,可利用热流传感器检测土壤与外界的热通量,得到土壤湿度与温度等相关参数。在航空航天领域,可利用热流传感器测量空间热流,监测空间环境确保仪器安全。结合科学研究、航空航天、工业工程等应用场合的要求,提出了一种体积小、重量轻、误差高、有较强抗冲击能力及电磁兼容性的圆箔式热流传感器的设计方案。首先,对热流测量的原理和发展现状进行了详细的调研,在此基础上,结合测试环境及测试要求,提出了热流传感器的设计指标和技术方案。其次详细阐述了圆箔式热流传感器的工作原理,并介绍了圆箔式热流传感器的输入输出关系的推导过程。然后采用ANSYS热力学分析对传感器进行仿真分析,设计了热流传感器的整体结构,并通过仿真,确定传感器在不同温度下的测量性能,得出输入热流与输出电动势的线性关系。此后介绍了热流传感器中焊接、表面处理、抗冲击以及电磁兼容等重要工艺。设计了热流传感器硬件电路,完成了热流传感器输出的毫伏级信号的放大滤波。搭建了热流传感器的标定平台,对开发的热流传感器系统进行标定,并完成了基于LabVIEW的上位机显示软件,实现实时显示。最后对系统进行了完整的调试测试,验证了各项技术指标。试验结果表明,所设计的圆箔式热流传感器量程为0-20kW/m2,满程误差为3.14%,响应时间为4.8s,满程工作时间可达500s以上,满足设计指标的要求。