蓝宝石光纤黑体腔瞬态高温传感器测量系统特性参数研究

基于普朗克辐射定律溅射陶瓷薄膜的蓝宝石光纤黑体腔传感器能在恶劣的环境下工作,测温范围为900～2 000℃.基于集中热容假设建立了某蓝宝石光纤黑体腔传热数学模型,分析了黑体腔陶瓷膜层材料热物性与其响应速度间的关系.表现为:膜层厚度越小,其热响应速度越高.为测量该传感器的动态响应时间,使用了高功率激光脉冲作为1 500℃高温阶跃输入信号测得时间常数为10-2s数量级.设计了能适应恶劣环境工作的传感器铠装结构.采用高温均热金属熔池实现了传感器的静态标定,从而解决了此类传感器在工程应用中的标定问题.利用该瞬态高温传感器成功地测量了某导弹发射箱前框的瞬态表面高温.     

温度传感器动态性能测试技术研究

针对温度传感器的动态性能研究问题,本文介绍了对瞬态表面温度传感器进行动态校准的系统的原理框图、组成装置以及实验结果,并探讨了动态补偿的方法。动态测试结果验证了方案的可行性,表明本系统稳定性好。测试结果对热电偶温度传感器的研究和应用具有一定的参考价值。     

热电偶时间常数测试系统

介绍一种基于数字PID控制算法的热电偶时间常数测试系统,提出了以PDI-4型红外探测器输出作为反馈信号控制半导体激光器功率输出以实现在热电偶测温端处形成阶跃温升的测试方法。该系统由半导体激光器,反馈控制模块,椭球面反射镜,红外探测模块,热电偶及信号采集显示模块构成。在温度20℃,湿度59%,标准大气压的环境下,以上升时间,超调量作为控制器性能参数测试KQXL-18U-6型热电偶,测得其在上升时间0.8 s,超调量2%,阶跃温升1 020℃的温度信号激励下的时间常数为0.34 s。     

瞬态表面温度传感器动态建模方法研究

测量瞬态高温时,由于传感器自身的热惯性,测量结果与真实结果之间存在很大的动态误差.动态补偿或动态误差修正对于改善测温系统动态特性,减小动态误差有重要意义,而建立温度传感器动态数学模型则是进行动态补偿或动态误差修正的前提.本文首先设计了瞬态表面温度传感器动态校准系统;然后,利用系统所测得输入输出数据,采用系统辨识方法建立了测温系统的动态数学模型;最后,利用交叉检验法验证该模型的正确性.经检验该方法可以达到理想的辨识效果,从而为系统反滤波动态误差修正奠定了基础.     

基于激光光幕和光电二极管阵列的立靶坐标测量

为了实现高精度、大面积的立靶坐标测量,提出了一种大面积激光光幕子弹弹着点坐标测试的新方法.采用4个扇形激光光幕相互交叉组合成大面积矩形光幕,利用光电二极管阵列测量激光光幕的光强,当子弹穿过激光光幕时,相应的光电二极管接收到信号,经信号采集和处理电路计算出子弹弹着点的坐标.对有效靶区1m×1m的原理样机进行7.62mm枪弹实弹射击实验,实验结果表明坐标测量精度达到2mm.该方法结构简单,易构造较大面积的靶面,其最大有效靶区可达到10m×10m.     

蓝宝石光纤温度传感器K值标定系统

标定了一种镀制氧化锆陶瓷薄膜的蓝宝石光纤黑体腔温度传感器。标定系统用氢氧焰枪作为热源,以Modl-ine3红外测温仪作为标准传感器,采用数据采集卡(PCI20612)对被校准传感器和Modline3的输出信号同步采集,通过比较法得到K值。实验验证了该方案的可行性,测得K值为98.578×106(V.m2/W),并得到该传感器温度-电压曲线,系统简单,方便,具有一定实用价值。     

离轴抛物面镜在温度传感器校准系统中的应用

为了改善温度传感器动态校准系统中的晶体透镜对激光束的聚焦效果,使用离轴90°抛物面镜代替晶体透镜对系统进行了改造,通过几何光学方法,对离轴90°抛物面镜应用于激光聚焦光路时的光轴的角度失准对聚焦光斑造成的影响进行了分析,并利用改进后的系统对CHAL-010型热电偶进行时间常数测试和动态校准实验,得到了CHAL-010型热电偶在温度阶跃为242℃左右时的时间常数值,完成了该热电偶的动态校准.结果表明,采用离轴90°抛物面镜代替温度传感器动态校准系统中的晶体透镜能达到温度传感器动态校准的目的.     

智能比色测温系统

针对比色测温技术的输入与输出的非线性特性导致难以自动化的问题,设计了一种新颖的智能比色测温系统,介绍了该系统的测温原理及结构,提出利用查表法和对分搜索进行软件设计,采用插值计算来确定温度,从而实现两路输出电压向温度值的智能计算。它具有体积小、响应快等优点,且大大减小发射率变化带来的干扰,能够实时显示温度,保证了较高的测温精度。     

钽-氧化锆光纤黑体腔温度传感器特性参数测试

为了实现恶劣环境、狭小空间瞬态高温的测量,采用溅射、等离子体喷涂技术研制了蓝宝石光纤钽（熔点为2 997 ℃）-氧化锆（熔点为2 715 ℃）薄膜黑体腔瞬态高温传感器。设计了3支水电解的氢氧焰枪组成的恒温高温静态灵敏度标定装置和大功率高频可调制CO₂激光脉冲作为阶跃激励源的动态特性标定装置。测试结果表明：当静态灵敏度标定装置恒温区为1 721 ℃、传感器抗冲击能力达到50 MPa以上时,传感器测得的温度为2 802 ℃;当CO₂激光脉冲作为1 500 ℃高温阶跃输入信号时,测得该传感器时间常数为微秒数量级。     

MEMS热电堆高温测试系统中的MEMS传感器动态性能测试

传感器作为整个系统的核心部件,其性能对整个系统的指标起至关重要的作用,尤其是动态特性的优劣直接决定能不能测试到瞬态温度的变化。本文针对MEMS热电堆高温测试系统选定的A2TPMI型热电堆传感器进行静、动态性能标定,目的是为整个高温测试系统提供比较精确的传感器参数,为整个高温测试系统的校准提供理论依据。