一维高温温度场测试技术

研制了可对一维高温温度场进行测量的扫描式高温计．该扫描式高温计分为旋转扫描式光学系统、比色高温计和上位机三个部分．在分析温度场测量要求的基础上,推导了比色光学高温计的测量原理,建立了数学模型．基于光的反射理论,研究了旋转扫描式光学系统与一维温度场之间的运动关系．利用光学光纤将光学探头接收的光信号进行远距离传输,增加了测量的便利性和整套装置对测量环境的适应能力,专用的微型工控及控制系统提高了这套装置独立工作及与其他设备进行协调合作的能力．对比色高温计的波长函数和测量精度进行了标定,校验结果表明在800℃～3500℃范围内的测量精度为1％．最后,利用扫描式高温计对棒状碳／碳试样的轴向温度场进行了测量,通过几个固定点温度对一维温度场的测量精度进行了校验,最大测量误差为3．09％．     

红外空芯光纤辐射温度计的研制及应用

为了对冲击发电机的轴套温度进行监测,设计并研制了一种新型的红外光纤辐射温度计.温度计主要由红外空芯玻璃光纤、红外探测器、放大电路及80C552单片机组成.在分析各部分实现功能的基础上,重点研究了环境温度变化对探测器的影响,并实现了数学建模.温度计的工作波长是8~14μm,测量温度范围是60~400℃,测试环境温度范围是25~60℃.利用可精确控温的实物标定炉和环境模拟箱对温度计进行了标定,测量误差小于2%.经过几个月的在线监测,取得了较好的测量结果.     

基于多光谱技术同时测量超高温材料的温度和热扩散率

采用传感器复用技术对超高温试样的温度及热扩散率进行精确测量。根据比色温度计测量原理,推导了计算被测物体表面温度的通用计算公式,讨论了将高温非金属材料视为灰体的可行性,探讨了采用两个探测器分别对两个温度区间的温差信号进行测量的方法,设计了利用传感器输出信号同时对温度和温差进行测量的高精密放大电路,并介绍了相应装置的研制情况。标定结果表明,这套高温计的测量范围为1073~3773 K,测试误差小于1%。对SRM 8424标准试样在1073~3273 K温度范围内的热扩散率进行了测量,与NIST的测量数据(1073~2673 K)相比,最大测试误差为4.34%。本研究结果实现了对超高温材料温度和热扩散率的同时测量,为该领域测量装置的研制提供了一个新思路。     

改进的遗传算法在粒径测量中的应用

在光全散射法粒径测量中,基于改进的遗传算法反演颗粒系的粒径分布.在独立模式下,粒径反演为求解约束优化问题,将改进的遗传算法与模拟退火算法相结合,克服了罚函数遗传算法反演时罚系数难以确定以致极易产生不可行收敛解的不足.在非独立模式下,采用改进的遗传算法能够在3个波长下较准确地反演粒径分布.在光全散射法中采用改进的遗传算法反演粒径分布是可行的,反演结果稳定可靠,避免了基本遗传算法容易过早收敛而使反演结果陷入局部解的缺陷.     

氮气CARS理论光谱计算及在温度测量中的应用

基于量子理论,对相干反斯托克斯拉曼散射(CARS)的机理进行了探讨,给出了氮气分子Q支CARS光谱的理论计算模型。进行了氮气分子拉曼散射截面、不同能级分子布居数密度差、振转配分函数及三阶非线性极化率的计算。仿真结果表明适当的简化能够大大缩短光谱计算的时间,并且与已有的结果比较接近,能够应用于CARS测量应用。介绍了能够用于瞬态温度场测量的单脉冲CARS装置,理论光谱分辨率可达0.1cm-1,轴向空间分辨率5mm,光谱采样频率10Hz。     

一维高温温度场测试技术

研制了可对一维高温温度场进行测量的扫描式高温计.该扫描式高温计分为旋转扫描式光学系统、比色高温计和上位机三个部分.在分析温度场测量要求的基础上,推导了比色光学高温计的测量原理,建立了数学模型.基于光的反射理论,研究了旋转扫描式光学系统与一维温度场之间的运动关系.利用光学光纤将光学探头接收的光信号进行远距离传输,增加了测量的便利性和整套装置对测量环境的适应能力,专用的微型工控及控制系统提高了这套装置独立工作及与其他设备进行协调合作的能力.对比色高温计的波长函数和测量精度进行了标定,校验结果表明在800℃~3 500℃范围内的测量精度为1%.最后,利用扫描式高温计对棒状碳/碳试样的轴向温度场进行了测量,通过几个固定点温度对一维温度场的测量精度进行了校验,最大测量误差为3.09%.     

轴向温度分布测量技术研究

为了对通电加热条件下圆棒状试样轴向温度分布的快速测量,我们成功研制了具有宽温度测量范围的扫描式温度计。该装置由常规的光纤比色温度计和扫描式光学探头组成。整套装置可测量的温度范围为800~3500℃,测量精度为<1％,温度最快响应时间为10μs,扫描视角为40°,并具有光学瞄准、光纤远传、RS232外设接口、测试最高温度数字显示和温度分布曲线描绘等功能。     

光纤式20波长辐射高温计的研制

基于多光谱辐射测温理论,研制了20波长光纤辐射高温计.利用多光谱辐射测温法获得材料在多个光谱下的辐射信息,从而计算出试样的真温和在多个光谱下的法向光谱发射率.利用光学光纤将光学探头接收到的光信号进行远距离传输,增加了测量的便利性和整套装置对测量环境的适应能力;精密的多量程自动切换电路扩大了温度测量范围,并降低了环境噪声对测量结果的影响;专用的微型工控机控制系统提高了这套装置独自工作及与其它设备进行协调合作的能力.整套装置可测量的温度范围是800-3500℃,测量精度小于1%.     

碳／碳复合材料高温多热物性参数测量系统

提出一种将多光谱辐射测温技术、激光狭缝扫描检测技术和对试样通电加热至稳态技术相结合的新方法,可对碳/碳复合材料在高温下的多个热物性参数进行测试.利用大电流快速将棒状碳/碳复合材料加热至稳态.通过辐射高温计对试样表面温度分布的测量和激光狭缝扫描检测仪对膨胀量的测量,根据流过试样的电流、电压就可计算出被测试样的电阻率、热膨胀系数、导热系数、比热、全波长半球向全发射率和多个光谱下的法向光谱发射率.该装置主要包括高温环境实验箱,加热供电回路、高速光学高温计、激光狭缝扫描检测仪等部件,介绍了各组成部分及其工作原理.激光狭缝扫描检测仪的最大测量误差小于±3um,两套温度计的测量精度都优于1%.