基于脉冲热流激励的戈登式热流传感器动态测试

由于薄膜热流传感器耐温上限高、体积小且响应速度快,传统方法无法满足其动态测试需求,因此提出了一种以激光器为热源的动态测试方法,该方法具有功耗低、响应速度快以及能够提供高热流等优点。设计搭建了基于高功率光纤输出半导体激光器的热流传感器动态测试系统,主要由激光器、微透镜光斑均匀化系统、热流传感器和数据采集系统组成。为了研究在不同脉冲宽度条件下传感器的时间常数的变化,选用了具有能够直接测量辐射热流、吸收全光谱范围的能量以及响应时间短等优点的戈登式热流传感器(Gardon计)对热流传感器动态测试系统进行了测试。利用系统完成了GD-B4-200K型Gardon计在脉冲热流激励信号下的动态测试,分析了5 ms、10 ms、15 ms、20 ms和30 ms脉冲宽度条件下传感器的时间常数的变化。最终得出在脉冲激励下,脉冲激励信号的脉冲宽度应小于传感器时间常数一个数量级的结论,因此需要对脉冲宽度进行严格精确的控制。未来,系统可有效解决航空、航天等诸多领域内的高速辐射热流传感器动态测试问题。     

基于水膜耦合导波传感器的复合材料检测研究

复合材料因其具有各种优异性能而被广泛应用于航空航天领域,同时对其检测方法也提出了更高的要求。提出了基于水膜耦合导波传感器检测方法,通过理论计算与时频分析确定了水膜耦合导波传感器耦合材料、角度和频率的选择;采用SolidWorks三维建模软件完成了水膜耦合导波传感器的结构设计并加工成型;最后搭建了检测实验平台,在复合材料板上完成了水膜耦合导波传感器的测试。该方法可以有效解决检测的耦合剂使用问题,为自动化检测提供了技术支持。     

中子辐照SiC晶格肿胀及退火回复机理研究

为研究辐照缺陷产生及其热稳定性,对SiC晶体实施了不同通量中子辐照.利用高分辨X射线衍射和单晶X射线衍射研究了中子辐照6 H-SiC晶体的肿胀效应以及退火对肿胀的回复作用.研究结果表明,SiC晶体经中子辐照后产生的主要缺陷是点缺陷,中子辐照通量越大,SiC晶体肿胀效应越显著.在2.85×1024 n/m2辐照通量下,SiC晶体未出现非晶化.高温退火可使肿胀的SiC晶格回复,1450℃退火275 min晶胞参数回复至辐照前水平.退火过程晶胞体积回复符合一级反应方程,利用等温退火方法计算分析迁移能分布.实验发现不同缺陷迁移能分别对应不同退火温度阶段:0.16 eV对应200～500℃退火;0.24 eV对应600～1100℃退火;1.15 eV对应1200～1400℃退火.200～500℃温度区间主要是C的Frenkel缺陷复合;600～1100℃温度区间主要是Si的Frenkel缺陷复合;更高温度区间1200～1400℃则对应C、Si间隙原子复合.实验结论对全面掌握晶体测温技术、提高测温精度具有一定的指导意义.     

光纤耦合太赫兹时域光谱采样技术

主要对基于光电导天线的典型光纤耦合太赫兹时域光谱采样技术及典型光纤耦合太赫兹时域光谱系统进行了介绍.光电导天线是太赫兹时域脉冲信号产生和探测的关键部件,目前基于光电导天线的光纤耦合太赫兹时域光谱采样技术主要有3种,分别为等效时间采样法、异步采样法和腔长调谐光学采样法.对3种不同采样方法的技术原理进行了分析,并对基于不同采样原理的光纤耦合太赫兹时域光谱系统结构进行了介绍,给出了基于不同采样原理的光纤耦合太赫兹时域光谱系统典型产品说明和关键技术指标,说明了基于不同采样方法的系统特点.可为不同的应用需求提供技术参考,为自主搭建基于不同采样技术的光线耦合太赫兹时域光谱系统提供技术支持.     

温度对硅-蓝宝石压力传感器影响研究

针对硅-蓝宝石压力传感器在高温环境下测量精度较差的问题,以双层敏感膜片结构为基础,研究了温度对传感器的影响;通过对温度场及热应力的理论分析,证明了材料热膨胀系数不一致所产生的额外热应力,将引起测量误差;相应的ANSYS有限元仿真及实验也表明,温度效应对压力传感器的测试精度会产生较大的影响,且压力传感器的输出与温度值之间存在一定的规律。     

1000~1900 K范围内TDLAS测高温标定方法设计及实验验证

针对航空发动机对燃烧尾焰温度测试的需求，开展基于吸收光谱原理的可调谐半导体激光器吸收光谱(TDLAS)测温系统研究。在实验室环境中采用辐射升温法创造高温气体恒温区，完成温度标定系统及标定流程设计。根据TDLAS测温系统1000~1900 K温度范围的温度标定，对比分析各个温度点标定过程中信噪比的变化过程，证实了标定方法的可行性。对标定过程中信噪比恶化提出修正措施。     

TDLAS技术温度测量的不确定度分析方法研究

随着可调谐二极管激光吸收光谱（TDLAS）技术在工业测量与科学研究领域的广泛应用，对其测量结果的质量进行量化评定已成为迫切需要。以一套已集成的TDLAS测温系统为例，根据最新国家标准，基于不确定度传播律，理论分析了影响测温结果测量不确定度的因素，给出了评定TDLAS测温系统在线测量结果不确定度的一般方法。分析表明TDLAS系统测温结果的测量不确定度随所测温度值的变化而变化，并受所选谱线参数、吸收信号信噪比、系统响应情况等条件的影响。理论推导了针对测温系统的不确定度评定公式，结果表明对特定测温范围与测温系统，需对其进行温度标定，补偿系统误差。     

高温陶瓷薄膜热流传感器动态响应有限元分析

航空、航天等领域的高速发展对精密热流测量技术提出了更严苛的挑战。ITO/In₂O₃陶瓷材料相比贵金属材料有着更高的塞贝克系数,并拥有低密度和优异的高温力学性能。基于有限元仿真方法,建立了ITO/In₂O₃热电堆型薄膜热流传感器热电学仿真模型,设计了2种薄膜热流传感器结构,综合分析了热电堆在不同的热阻层分布、热阻层厚度和热流密度下的传热性能和输出动态响应变化,提出了ITO/In₂O₃薄膜热流传感器的优化设计方案。     

智能制造中的状态在线监测技术

智能制造是制造技术与信息技术的结合,并朝着自动化、集成化、信息化、绿色化的趋势发展.智能制造中的感知、分析、决策等重要环节都离不开状态监测技术.智能制造就是以信息流全局监控为基本线索,通过制造与服役过程的精确调控加以体现,而状态监测传感技术是其中的重要环节.论述了刀具磨损、数控机床健康状态、几何量、智能传动装置及油液状态等在线监测应用中的监测技术,详细介绍了其特点以及国内外的研究热点,并总结与展望了其未来的发展趋势.     

船舶动力与传动装置润滑油状态监测

针对目前舰船动力系统故障定位难、预判不准确的现状,提出了一种应用于船舶动力与传动装置的油液在线监测技术。通过分析舰船动力系统的故障源,阐述了船舶动力与传动装置滑油状态监测的内容,包含油液黏度检测、油液水分检测与油液金属磨粒检测。结合黏度、水分与磨粒检测原理,设计了滑油状态监测试验。通过实船试验,验证了油液在线监测技术在船舶动力与传动装置状态监测中应用的可行性和有效性。