超高温传感器用感温材料与结构特性分析

针对现有蓝宝石光纤温度传感器测温上限难以突破1 700℃的瓶颈问题,本文分别从传感器测温结构和感温材料两方面进行了分析改进,以满足对2 000~2 500℃超高温的测量需求.提出了一种接触-非接触相结合的新型传感器测温结构,并结合非接触式测温结构特点给出了Plank黑体辐射温度误差补偿公式,解决了非接触结构的准确测温问题.结合不同感温材料特性分别对难熔金属、陶瓷基复合材料和C/C复合材料的高温性能进行分析比较,包括材料强度、密度、抗氧化性、塑性、熔点等,筛选出适合作为超高温传感器的备选感温材料.针对筛选出的感温材料设计了抗热震性试验和抗氧化烧蚀试验,实验结果表明Hf B2-Si C复合材料能够满足超高温环境下对感温材料物理特性的特殊需求.传感器温度试验结果表明,采用接触-非接触式新结构和Hf B2-Si C感温材料的新型光纤温度传感器可对2 500℃高温进行长时间稳定测量,测量精度达到±1%.     

蓝宝石光纤高温测量技术进展

温度是表征物体状态的参数之一,在科学研究和工程应用中具有重要的理论意义和价值。在氧化、高温、腐蚀、电磁干扰等恶劣环境下,温度的准确测量一直是难题。传感器材料是进行温度测量的基础。蓝宝石单晶光纤具有物理化学性能稳定、熔点高、机械性能强等优点,是进行高温测试的一种首选材料。本文介绍了利用蓝宝石单晶光纤进行温度测量的几种方法,即蓝宝石光纤辐射高温测试技术、蓝宝石光纤光栅高温测试技术、蓝宝石光纤珐珀高温测试技术、蓝宝石超声波导高温测试技术的原理、现状、优缺点及发展趋势,并进行了比较,为蓝宝石光纤温度测量应用奠定基础。     

航空发动机研制高温测量技术探讨

针对发动机高温测量的新要求,探讨了各种高温测量技术在航空发动机高温测量上的应用情况,并重点叙述了非标准分度热电偶、蓝宝石光纤测温技术、细线超声波测温技术和多光谱测温技术的发展和应用前景.     

蓝宝石光纤黑体腔传感器定度技术研究

基于Planck辐射原理和光纤测温技术的溅射高温陶瓷薄膜的蓝宝石光纤黑体腔传感器可进行恶劣环境下瞬态高温的测量。本文介绍了该传感器的结构和用来对其进行定度的系统,将已标定的钨铼热电偶和被定度的瞬态表面高温传感器同时置于乙炔焰热源所形成的高温均热金属熔池,实现了传感器静态定度;采用阶跃上升的高功率CO2激光脉冲对黑体感温腔加热进行动态标定,解决了此类高温传感器在工程应用中的标定问题。实验结果表明该传感器响应时间在10^-2s数量级,标定技术简单实用,利用该传感器首次成功地测量了某导弹发射时的瞬态高温。     

光纤位移传感器在喷油器针阀升程测量中的应用

传统的柴油机喷油器针阀升程测量方式多为接触式，文中提出运用光纤位移传感器进行喷油器针阀升程的测量，重点介绍了先纤位移传感器的原理、测量系统的组成、检测电路的特点等，实践表明，光纤位移传感器在喷油器针阀升程测量中的运用，实现了非接触测量，测量精度大大提高。     

瞬态超高温传感器结构设计

随着科技的迅速发展,温度传感器的应用越来越广泛,其中蓝宝石光纤传感器能够在超高温、高压、高冲击的环境下工作,这就要求的它的外壳能承受这种恶劣的环境,特别是与被测量相接触的一端。主要是根据实际应用设计蓝宝石光纤传感器的结构,设计以不锈钢为外壳的主体部分,设计形状合理,能够和被测器件装配;以陶瓷材料碳化硅作为蓝宝石光纤的外壳,能够在2000℃以上的环境下工作;利用快速原型成型技术陶瓷制造工艺对陶瓷外壳进行加工,使蓝宝石光纤传感器整体上能够实用于高温环境下。     

带黑体腔的蓝宝石光纤光谱辐射特性研究

表述了一套比色式蓝宝石光纤气流高温传感器系统,为确定高温传感器的波长,对蓝宝石光纤不同温度下的光谱辐射特性进行研究,本方法用于确定蓝宝石光纤以及其他材料的光谱辐射特性是可行的。     

光电热电偶

介绍一种以黑体辐射理论为基础的HXW新型高温传感器，该传感器是由探测管和探测器两部分组成，兼有接触式和非接触式测温两类方法的长处。测量方法是用耐高温和耐侵蚀的材料制成人工黑体与被测对象接触，加热至被测温度，用光电探测器接收亮度信号，可用来测量各类高温炉和熔液内部的实际温度。     

用于蓝宝石光纤的光电探测器研究

文章设计了一套比色式蓝宝石光纤气流高温传感器系统,光电探测器作为光转换为电信号的连接元件,具有重要的作用。文章在前期对蓝宝石光纤在不同温度下的光谱辐射特性研究的基础上,进一步研究了适用于蓝宝石光纤的光电探测器,同时根据探测器的不同性能,设计了测试方案,最终根据测试结果确定了适合于蓝宝石光纤高温测量应用的光电探测器。     

瞬态高温传感器动态性能测试技术研究

提出了用于瞬态高温传感器动态性能的脉冲CO2激光激励系统．建立并分析了温度传感器瞬态响应数学模型．以此对蓝宝石光纤黑体腔高温传感器进行了动态性能实验研究．实验结果表明,传感器时间响应常数达30ms,测试最高温度可达2000℃,可以对武器发射、火药燃烧、爆炸等过程中瞬态高温进行测试．实验方法具有非接触、操作简便,精度高,实用性强等特点．     

高温测量系统研究

介绍一种高温测量系统,其基于Planck辐射原理和光纤测温技术.测量系统由高温光纤传感器、光电探测器、前置放大器和信号处理单元组成.该系统采用标准铂铑30-铂铑6热电偶在卧式炉中实现了标定,该测量系统可以在600℃至1600℃温度范围内使用.     

非接触式光纤内螺纹测试装置

为克服接触式测量内螺纹方法的不足,研制了基于强度调制型光纤传感器的非接触测量装置.通过与特制的机械结构相结合.实现了相对效率高、速度快、且便于应用的内螺纹参数的测量.该装置主要由进给平台和光纤探头组成,同时采用半导体激光光源(LD)作光源,光电二极管为光电转换器件.测量的信号经光路转换及前置放大后,通过采样保持送入数据采集系统,经数据处理软件Matlab进行处理得出螺距误差.实验表明,经适当改进后,该方法可用于工业生产过程中内螺纹的非接触测量.     

光纤传感高温测量系统在重油气化炉上的应用

重油裂解气化炉是化肥生产的关键设备之一 ,它是以重油、氧气按比例投入 ,在 3 2ＭＰａ压力、135 0℃高温下工作 ,其工作温度的测量控制是非常关键的指标 ,它决定了重油气化炉的生产效率和能否安全运行。多年来 ,重油气化炉的高温测量一直是国内外化肥行业的一大难题 ,由于被测环境工况非常恶劣 ,现有的各种高温测量元件 (如双铂铑热电偶、钨 铼热电偶等 ) ,使用寿命短、更换频繁、测量元件消耗大 ,更重要的影响是因更换测量元件而停产 ,严重影响生产。本公司重油气化炉高温测量一直采用双铂铑热电偶作测温元件 ,其使用寿命一直不稳定 ,短则只有几天、十几天 ,长则一至三个月不等。据调查 ,国内外同类企业生产使用寿命基本相同 ,测温元件使用寿命短对油气化炉的连续安全运行产生很大影响。为克服铂铑热电偶的上述弊端 ,1998年 5月开始 ,本公司与武汉理工大学 (原武汉工业大学 )光纤传感技术国家重点工业性实验基地合作试制光纤高温计 ,历时三年研制试用 ,取得令人满意的结果。1　光纤高温传感器的基础原理光纤高温传感器的主要技术内容包括黑体腔辐射、光纤滤波和比色测温法。由辐射原理可知 ,热辐射是指能量从一切物体的表面连续发...     

触针式表面粗糙度测量仪整机性能指标的分析与测量

一、概述 目前,国内外轮廓法触针式表面粗糙度测量仪按其传感器的类型和测量方法的不同,主要可以分为如下几种形式:按接触式测量方式工作的仪器有电感式表面粗糙度测量仪和压电式表面粗糙度测量仪,按非接触式测量方式工作的仪器有激光光触针式表面粗糙度测量仪等。我国在1985年参照国际标准ISO1880—1979《轮廓法表面粗糙度测量仪—接触(触针)式轮廓转换     

红外光纤测温仪设计

介绍一种FOP非接触式光纤测温仪的设计原理,FOP系列非接触式测温仪是一种结合非接触测温方法和光纤传感技术,结合国内外红外技术的发展和应用,简绍红外技术的基础理论,阐述光纤测温仪的工作原理、发展和分类。     

接触式测温的原理及误差讨论

温度的测量主要有直接测量和间接测量即接触式与非接触式两类,而接触式测温是工业中常用的一种测温手段,接触式测温过程也会产生诸多误差,由杂质和不均匀性、热电偶的不稳定性、退火不良及合金的浓度变化均会引起测温误差。本文简述了几种常用接触式温度计的原理,对热电偶在锅炉测温中误差进行了分析及提出必要措施。     

蓝宝石单晶光纤耐高温包层研究

光纤高温传感器是一种利用高温单晶光纤作光纤传感头进行辐射测温和控制的新型传感器。在恶劣环境下 ,单晶光纤的表面完整性易受到破坏 ,影响光纤的传输性能 ,必须对光纤采取一定的保护措施。本文介绍了用溶胶 -凝胶法对蓝宝石单晶光纤涂覆透明多晶氧化铝包层的研究背景 ,制作原理 ,实验过程和结果分析。     

用于瞬态高温测试超声波传感器

目的 研究一种用于测试瞬态高温的传感器。方法 设计超声波发射和接收装置用来测量超声波声速,根据超声波的相关原理,声速的大小可以反映被测气体的温度值。结果与结论 超声波瞬态高温传感器是一种非接触式测量传感器,动态响应好,可用于气轮机进气、火箭排气、汽缸燃烧气体,火炸药虹破燃烧等场合的温度测试。     

一种非接触转速测量方法

介绍了一种基于计算机视觉的非接触式转速测量方法.利用光学鼠标图像传感器测速原理,采用了一种等腰直角三角形构成的三点式测量结构,通过这种测量转体横截面的任意三点切向速度的方法,实现了转体转速的非接触无标记测量和实时转速测量曲线的显示.     

用于瞬态高温测试超声波传感器

目的　研究一种用于测试瞬态高温的传感器 .方法　设计超声波发射和接收装置用来测量超声波声速 ,根据超声波的相关原理 ,声速的大小可以反映被测气体的温度值 .结果与结论　超声波瞬态高温传感器是一种非接触式测量传感器 ,动态响应好 ,可用于气轮机进气、火箭排气、汽缸燃烧气体、火炸药爆破燃烧等场合的温度测试