流水式量热计温度测量技术研究

在流水式量热计中温度传感器无法实时地反映流水温度变化,为了达到准确测量能量的目的,必须保证对应的温度积分值基本不受传感器响应时间的影响.为此建立了温度传感器的热模型,深入研究了水流温度在稳态和动态条件下温度传感器响应特性及其对温度积分值的影响,得出了在准稳态下,温度的积分值基本不受响应时间影响的结论.提出了一种采用强制热交换方式加快水流热交换,使得水流温度快速达到准稳态的方法,此方法在新型量热计系统中得到成功应用,并取得较好的效果,这也为其它类似积分型测量系统提供一个很好的借鉴,具有广阔的应用前景.     

温度测量技术的应用——流体温度的测量

在科研生产和社会生活中，经常会遇到流体温度测量的问题。由于流体的热物理性质、流动参数以及环境条件千差万别，需要根据测量的要求选择合适类型的温度传感器和测量方法。一般来讲与液体介质相比，对气体介质温度的测量需要考虑更多的问题，因此本文主要以气体介质为主进行介绍。     

瞬态超高温气流温度测量技术初探

以某导弹发动机燃烧室出口气流温度的测量为例,初步探索了瞬态条件下超高温气流温度的测量技术.对钨铼偶及其保护套管表面进行适当改性处理,使其能够成功应用于超高温氧化性环境的温度测量,同时对温度传感器的结构进行合理设计,使得温度测量的准确度达到较高的水平.     

高温导热系数仪测量硅酸铝板的测量不确定度评估

介绍了一套防护热板法导热系数测量装置,采用耐高温不锈钢板加工护热板与计量板,热电堆控制量护温差,PT100型铂电阻温度传感器控制温度,金属杆式二等标准铂电阻温度计测量样品热面与冷面的温度,安捷伦3 458A多功能数字表测量0.01Ω标准电阻与计量板加热器电压计量板的热量,冷板上安装位移传感器实时测量受热样品的厚度.测量装置的工作温度高达500℃,装置温控精度大约为0.01℃,研究了不同温度下硅酸铝板的导热系数,测量500℃条件下硅酸铝板的导热系数为0.164 3W/(m·℃),测量装置的测量不确定度主要来源于计量面积、样品厚度、冷板与热板温度和热流等,相对测量不确定度为1.8%.     

基于FBG温度解耦的光纤法布里-珀罗 高温压力传感器

本文提出了一种基于光纤布拉格光栅(FBG)温度解耦方法的光纤法珀(FP)压力传感器,该传感器采用低温共烧陶瓷(LTCC)技术实现批量化制作.通过在膜片式压力传感器的基础上集成光纤布拉格光栅(FBG),实现温度、压力双参数测量;提出温度解耦方法,对传感器进行温度补偿及压力测量结果的修正.实验结果表明,在20～300℃的温度范围内, FBG温度传感器的灵敏度为0.012 nm/℃,在160 kPa的压力范围内,压力测量灵敏度约为0.1μm/kPa, 3次重复实验的重复性误差和非线性误差分别约为5.6%和1.3%,温度系数为0.018μm/℃,压力灵敏度随温度变化为0.283 nm/(kPa·℃),同时,采用温度解耦方法,得到压力计算值与真实值最大偏差小于2.5 kPa.     

微波场的温度测量

文章介绍了常规热电偶，热电阻温度传感器，热敏电阻－高阻导线组成抗电磁干扰温度传感器，光纤温度传感器用于微波场温度测量的方法和测量原理。     

特殊场合下的温度测量技术

对于测量条件恶劣，不能用常规传感器实现的特殊场合，如高温强腐蚀性介质、真空、高温熔体及核辐射条件下的温度测量，必须开发特种专用传感器。本文阐述了钨铼热电偶等特种温度传感器的特点、性能及应用，并着重探讨了当前测温领域热点问题。铝液、铜液及熔盐等高温溶体连续测温；高温渗碳、真空粉末治金烧结炉(气)等强还原性气氛下的温度测量：流化床等流动粉体等高温强磨损条件下的温度测量技术等。实践证明，新开发的特殊场合下专用温度传感器，不仅与国际接轨，替代进口产品，而且还可以打入国际市场。     

基于拉曼散射的分布式光纤传感系统真空低温热沉环境温度梯度测量

新型分布式光纤温度传感器具备电类温度传感器所不具有的独特优势，扩展了温度测量在真空低温环境中的应用领域。在真空低温热沉环境下使用分布式光纤温度传感器进行温度梯度测量。传统热电偶温度传感器和分布式光纤温度传感器布置在同一双层铝板结构中，铝板以及传感器放置在真空低温热沉环境中。铝板由加热片进行控温，以实现真空低温热沉环境下不同温度梯度的测量。对两类传感器所测铝板的温度数据进行分析，结果表明，基于拉曼散射原理的分布式光纤温度测量系统能够对真空低温热沉环境下的温度梯度实现精确测量，可以满足低温工况下工件的温度测量。     

热式流量计在乙炔测量中的应用

一、热式气体质量流量计工作原理 ST98型气体质量热式流量计是一种用于空气和气体测量应用的热扩散式质量流量计，它由一个流量元件、一个流量变送器和一个封装组成。ST98的流量元件采用的是热扩散技术。热扩散技术是一种在苛刻条件下性能优良、可靠性高的技术，其典型传感元件包括两个电阻式温度探测器（RTD），一个是速度传感器，一个是自动补偿气体温度变化的温度传感器。当这两个RTD被置于介质中时，其中速度传感器被加热到环境温度以上的一个恒定温差的温度，另一个温度传感器用于感应介质温度。流体流动将被加热的RTD上的热量带走，造成两个RTD间的温度差成比例变化，流量计的流量变送器将RTD间的温差转换成一个刻度信号和一个可选择的显示值。     

矿用本安型温度传感器测量系统的校准方法

矿用本安型温度传感器适用于煤矿机电设备的温度连续测量,传感器配测量系统则实现了现场设备温度数据多通道采集及存储功能。文章介绍了矿用本安型温度传感器测量系统的原理和校准方法,采用比较法对矿本安型温度传感器进行校准,通过校准对其测量系统的运算参数进行修正确定,对校准结果的不确定度评定和影响量分析,确定误差来源及减小误差影响的方法。进一步确定矿用本安型温度传感器测量系统的计量性能,保证工业现场测量的可靠性、稳定性。     

计量型原子力显微镜环境温度的测控

在纳米结构的检测与表征领域中,温度是影响纳米尺度测量精度的重要误差源.为此,根据测量材料的热物性和空气折射率与光学测量的关系,以计量型原子力显微镜和大范围纳米测量机为例,首先通过设计高精度多点测温系统进行精密的温度测量,分析估计在扫描测量纳米结构过程中温度变化对其测量结果的影响.其次对纳米测昔中温度测量的相关技术问题进行了研究,以保证纳米表征和检测在纳米尺度及其量值上的准确性.     

Spectroscopic Measurement of Air Temperature

Optical dimensional measurements have to be corrected for the refractive index of air. The refractive index is conventionally calculated from parameters of ambient air using either Edlén or Ciddor equations or their modified versions. However, these equations require an accurate knowledge of ambient conditions and especially the temperature of air. For example, to reach an uncertainty of 10^?7 in dimensions, the air temperature has to be known at ~100 mK level. This does not necessarily cause problems in a stable laboratory environment. However, if measurements are done outdoors or in an industrial environment, variations in temperature can be very rapid and local temperature gradients can cause significant error if not taken into account. Moreover, if the required distance is long, the temperature over the whole measurement path can be impractical or impossible to determine at sufficient temporal or spatial resolution by conventional temperature measurement techniques. The developed method based on molecular spectroscopy of oxygen allows both lateral spatial and temporal overlap of the temperature measurement with the actual distance measurement. Temperature measurement using spectroscopy is based on a line intensity ratio measurement of two oxygen absorption lines, previously applied for measurements of high temperatures in flames. The oxygen absorption band at 762 nm is a convenient choice for two-line thermometry since the line strengths are practical for short- and long-distance measurements and suitable distributed feedback lasers are commercially available. Measurements done on a 67 m path at ambient conditions demonstrate that the RMS noise of 22mK, or 7.5 × 10^?5, near 293 K using 60 s measurement time can be achieved, which is to our knowledge the best reported resolution.     

降低发动机试验稳态压力测量不确定度方法研究

为降低系统不确定度,分析试验台稳态压力测量系统的各不确定度来源,对降低稳态压力测量系统不确定度的重要因素进行分析并提出相应改进方法。采用压力传感器现场校准方法降低测量系统与检定系统差异引入不确定度,采用三次样条插值法对压力传感器进行温度补偿降低工作环境温度对压力传感器影响引入不确定度。经验证,两种改进方法有效降低了系统的不确定度,该改进方法在其他型号发动机试验以及相关组合件试验中具有重要的推广和应用价值。     

Experimental Method for Determination of Self-Heating at the Point of Measurement

This paper presents a new experimental method and algorithm for the determination of self-heating of platinum resistance thermometer (PRT) when the temperature instability of medium of interest would prevent an accurate self-heating determination using standard methods. In temperature measurements performed by PRT, self-heating is one of the most common sources of error and arises from the increase in sensor temperature caused by the dissipation of electrical heat when measurement current is applied to the temperature sensing element. This increase depends mainly on the applied current and the thermal resistances between thermometer sensing element and the environment surrounding the thermometer. The method is used for determination of self-heating of a 100 \(\Omega \) industrial PRT which is intended for measurement of air temperature inside the saturation chamber of the primary dew/frost point generator at the Laboratory for Process Measurement (HMI/FSB-LPM). Self-heating is first determined for conditions present during the comparison calibration of the thermometer, using the calibration bath. The measurements were then repeated with thermometer being placed in an air stream inside the saturation chamber. The experiment covers the temperature range between \(-65{\,}^{{\circ }}\hbox {C}\) and \(10{\,}^{{\circ }}\hbox {C}\). Self-heating is determined for two different air velocities and two different vertical positions of PRT in relation to the chamber bottom.     

静态测量系统线性度与温度的模型化补偿方法

本介绍了一种对静态线性测量系统的线性度和温度效应进行补偿的模型化方法。使用多变量多项式回归模型表述静态测量系统的传递特性,以求获得对“线性测量系统”的精确描述,达到对其线性度和温度特性进行补偿,从而实现精确测量的目的。选用一个压力测量系统作为实验例证,验证了本所述方法的实用性和可行性。     

基于压浮原理的单晶硅球密度比较测量方法研究

为了克服单晶硅球密度测量静力称重法精度受液体表面张力的影响,研究了压浮法进行单晶硅球密度精密比较测量方法和测量系统。在一定的温度下,调节压力,利用液体压缩系数控制液体密度使标准单晶硅球和被测单晶硅球稳定悬浮于工作液体中,通过温度、压力和悬浮高度的测量,计算出二者之间的密度差值。通过双层控温系统保证了液体温度长期波动在±0.25 mK内,利用标准单晶硅球在不同温度-压力悬浮条件线性关系计算出液体压缩系数。试验证明,压浮法测量装置实现了单晶硅球密度差值的精密测量,标准测量相对不确定度为2×10^-7。     

热渐进成形中加热方式及其测温方法的研究进展

渐进成形是一种先进的制造技术,可满足小批量产品高精高效的生产需求。在航天航空、电子及精密仪器领域中的部件通常具有轻质高强的特点,但在室温下整体延展性较差的材料(钛合金、镁合金、铝合金)很难通过传统的渐进成形方法来成形,使用热辅助方法就显得尤为重要。简要介绍了渐进成形技术的发展及成形原理,并综述了国内外研究学者在热渐进成形技术中使用的加热方法,将其分为两种类型:整体加热和局部加热,进一步对比分析了两种加热方式的优缺点,其中,电加热方式适用范围较广且加热温度较高,加之其设备结构简单,具有较大的应用前景。在此基础上,针对不同加热方式,综述了相应的成形装置及温度测控方式,测温方式分为接触式测温和非接触式测温。对比两种测量方法,接触式测温精度高且测温范围较大,但难以测量运动中物体的温度;非接触式测温通常用于测量运动中的物体和小范围内的温度,并且不会对被测物体的温度场造成影响,但其制造成本较高且测量精度相对较低。分析了各种成形装置及温度测控系统的适应工况,将温度控制在材料成形的最佳温度附近可以提高材料的成形性和成形精度。     

温度与量块长度光波干涉测量的相关性

温度从测量标准和被测对象两个方面作用于量块长度光波干涉测量.以测量不确定度为线索,在理论计算与实验结果的基础上,就影响量块长度测量的各温度影响源及其相互关系,以及相应的具体控制方法及边界进行了讨论.     

砝码质量测量中的空气密度测量装置的研究

按照砝码质量测量时对空气密度测量的需求,分析了测量空气密度的公式法,研制了用于高准确度砝码质量测量的空气密度测量装置。根据CIPM-2007公式,该装置集成了温湿度、压力和CO2含量的测量,实现了对空气密度的自动实时测量。实验结果表明,当CO2含量达到937.4×10^-6时,与采用近似公式进行测量的数据的相对误差达到0.022%,验证了增加CO2含量测量对提高空气密度测量准确度的必要性。     

高空光测系统误差的恒星法修正

在高空目标光学测量中,由于设备和环境条件的影响,数据存在一定的系统误差,系统误差修正是获取高精度位置参数的关键.针对高空光测系统误差修正问题,首先分析了80 km 以上目标光测数据的系统误差来源,建立了高空目标光测数据的系统误差模型,提出了基于恒星的修正方法,对大气折射误差和设备轴系误差进行联合修正.为验证方法的有效性,将该方法应用于实际高空光学测量,实验结果表明修正效果明显,可使系统误差修正精度提高到2″.