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.     

温度外推在瞬态高温测试中的应用

借助蓝宝石光纤温度传感器和多路数据采集卡,根据传热学的基本原理,建立了瞬态高温的黑体腔外推测试模型,并通过有限差分逼近外推法实现了对瞬态高温的测量.在此基础上,利用氢氧焰来模拟瞬态高温热源,得到了传感器和红外测温仪测得的黑体腔内外膜层温度变化曲线,从而验证了该外推模型及方法的正确性.     

基于单片机的火炮膛内瞬态温度测试系统

针对火炮膛内气体瞬态温度测量条件恶劣,技术难度大的问题,设计了一种以蓝宝石光纤传感器为测试探头和单片机为开发平台的测试系统,系统包括蓝宝石高温光纤、耦合器、光电探测器及A/D转换器件。基于P lank黑体辐射定律,分析了系统工作原理,并以单片机为平台进行了系统开发。     

光纤珐珀高温压力传感器的设计与性能测试

为了提高传感器在高温恶劣环境下的测试性能,结合单晶蓝宝石优异的特性,研究了一种能在高温恶劣环境下长期稳定工作的全蓝宝石光纤珐珀高温压力传感器,并对其设计、制造工艺及性能测试进行了详细的分析说明.首先,利用光纤珐珀干涉原理及斐索干涉仪的信号解调原理,对传感器进行了结构的设计;其次,采用蓝宝石刻蚀工艺、激光加工工艺及对蓝宝...     

分析法的瞬态高温外推实验研究

为了拓展蓝宝石光纤黑体腔温度传感器的测温范围和提高其测温精度,提出了一种瞬态高温测试的拓展方法。用磁控溅射法在蓝宝石光纤一端镀制一层氧化锆陶瓷材料形成黑体腔,分析了黑体腔的传热规律,并建立了黑体腔的传热数学模型,用分析法求解了黑体腔传热数学模型,设计了实验验证方法,对黑体腔传热数学模型和分析求解法进行了实验验证。实验结果表明,利用分析法得出的外推结果与红外测温仪测到的结果在变化趋势和最高值处表面出了较好的一致性,证明了黑体腔传热数学模型与分析求解法是正确的。     

新型高温压力传感器的设计与性能测试

针对高温恶劣环境下对压力参数的测试需求,以单晶蓝宝石为原材料,对无线无源蓝宝石高温压力传感器进行了设计、工艺加工及性能测试.以压力膜片敏感原理为主要根据,结合不同的信号传输与提取方式,首先对LC谐振式的无线无源蓝宝石高温压力传感器进行了设计,然后通过蓝宝石刻蚀、蓝宝石减薄、直接键合等3个关键工艺实现了蓝宝石密封压力腔的...     

蓝宝石光纤空气隙非本征型法布里-珀罗高温传感器复用技术研究

本文提出了一种基于蓝宝石光纤的空气隙非本征型法布里-珀罗高温多点高温传感技术.将三只传感器串联起来制作并进行测试.实验结果表明,空气腔高温传感器具有非常高的温度灵敏度(>20nm/℃)和分辫率(<0.3℃)并且能够工作在1000℃的工作环境中.本文中的复用蓝宝石传感器相对于传感的点点传感器的最主要的优势在于其可以应用于高温环境.     

内燃机活塞表面瞬态温度传感器的研制

针对内燃机活塞表面温度变化迅速的特点,研制了一种瞬态温度传感器用于测量活塞表面温度。采用直流脉冲磁控溅射的方法将NiCr薄膜直接溅射沉积在高温烧结后嵌有NiCr、NiSi丝的陶瓷元件端面,NiCr薄膜外侧溅射Si3N4保护膜。传感器外壁选用带螺纹的304不锈钢作为铠装套筒。采用自行研制的薄膜热电偶静动态标定系统对所研制的瞬态温度传感器进行标定,结果表明:所研制的传感器在50~400℃范围内具有良好的线性和热稳定性,其塞贝克系数在39~41μV/K之间,非线性误差小于0.34%,重复性好;热接点薄膜厚度为355nm时,传感器的响应时间为41.7μs,且响应时间随着薄膜厚度的增大而增加;该瞬态温度传感器可以满足曲轴转速为1800r/min的内燃机活塞表面瞬态温度测试的需求。     

CO2激光器在表面温度传感器响应时间测量中的应用

提出了一种利用可高频调制的高功率CO2激光作为激励源，用脉冲激光加热被校传感器，表面产生一个快速升温的变化温度信号，用高速红外探测器测得的温度信号对被校传感器进行可溯源高温动态校准的新原理。由于前者的频率响应特性优于后者，因此以前者的响应作为真值来校准后者并获取系统误差的修正值。用对CO2激光器输出10．6μm激光有良好响应的碲镉汞红外探测器对高功率CO2激光器（美国相干公司K-500型）所激发的表面温度上升时间进行了测试（为72炉，美国相干公司提供的指标为〈90μs）。通过对2种热电偶的响应时间进行测试表明，该CO2激光器作为加热热源可以用来对亚毫秒量级、温度达2000℃的瞬态表面温度传感器进行校准。     

曲线拟合在航空发动机内壁温度测试中的应用

借助螺塞热电偶温度传感器和多路数据采集卡,建立了瞬态温度测试系统,提出利用曲线拟合外推法来实现对发动机内壁瞬态温度的测量.在此基础上,利用氢氧焰模拟航空发动机内部瞬态高温源,分别得出了传感器和红外测温仪测得的发动机内壁表面温度变化曲线.实验结果表明:2条结果曲线的整体变化趋势,特别是在峰值处具有较好的一致性,且其精度达到1.84％,从实验上验证了该方法的可行性.