新型精密光电高温计

一、引言目视光学高温计是高温温标量值传递的主要标准器。但是由于以人的眼睛作为探测器及仪器的结构缺陷,使测量精度受到一定限制。因此,为提高量值传递及高温测量的精度,我们研制成功了光电高温计,取得良好的效果。该光电高温计,在900℃～2000℃范围内,其测温灵敏度可达0.1℃～0.2℃。测量准确度均为±1℃～1.5℃。二、光电高温计工作原理光电高温计的测温方法与目视光学高温计一样,它是应用光测高温技术进行测量的。本仪器的工作原理如图1所示。被测温的     

光电高温计自动测试系统设计

光电高温计的长期稳定性参数通常需要通过人工测试得到,存在测试效率低、数据管理复杂等问题,为解决此问题,利用计算机软件快捷、方便、提高效率并可大量储存数据等特点,设计了一套光电高温计自动测试系统.该系统具有易操作、工作效率高的优点,其波动度测量的扩展不确定度为0.015℃.实验证明,该系统可满足光电高温计波动度自动测试与...     

高精度梯度控温系统应用研究

为满足某型号航天产品热真空试验中梯度控温需求,设计了一套高精度梯度控温系统.系统由热沉、加热器及配套的控温系统等组成,可实现载荷等产品梯度控温需求,控温精度可达±0.2℃.本文介绍了该系统控温结构的设计、温控结构框架、PID控温原理.采用该系统对产品分区进行梯度控温试验,试验中系统运行稳定可靠,结果表明该系统满足产品分...     

新型精密光电高温计

根据温标传递的特点和需要,设计了新的精密光电高温计。该高温计测量黑体的光谱辐射亮度,结合有效波长原地测量技术,直接依据Planck辐射定律计算被测温度,具备单一参考点分度确定温标的技术能力。该高温计测温范围为800℃～2200℃,在小目标和窄谱带的测量条件下,具有分辨率高、辐射源尺寸影响小、自动化测量等特点。在900℃时温度分辨率为0 01℃。在800℃～2200℃温度范围内,置信水平为0 99时,扩展不确定度为1 0℃～2 4℃。结构参数和性能测试表明,精密光电高温计不仅适用于温度精密测量,而且可作为温标的传递标准。     

基于参数化建模的控温包装传热仿真系统开发

目的 开发控温包装传热仿真系统Tpackage,通过参数化建模和传热仿真,对控温包装的保温效果进行有效分析。方法 以典型控温包装为研究对象,基于OpenCASCADE、QT与VTK设计控温包装参数化建模模块;分析包装内外热量传递规律,开发控温包装传热求解器模块。集成2个模块实现控温包装的参数化建模和传热过程的数值模拟。结果 使用Tpakcage在30、40 ℃ 2个环境温度下对2套控温包装系统(TC1、TC2)进行传热仿真,并采用Comsol进行同条件模拟,产品测温点到达8 ℃所经过时间的最大误差分别为7.04%(TC1-30 ℃)、9.87%(TC1-40 ℃)、8.82%(TC2-30 ℃)、9.73%(TC2-40 ℃);在30 ℃条件下进行实际验证实验,通过Tpackage进行同条件对比验证,产品测温点到达8 ℃所用时间的最大误差为9.47%。结论 Tpackage能够实现典型控温包装的参数化建模,并有效评估控温包装的温度场分布。该研究可为控温包装优化设计提供参考,提高控温包装设计效率。     

0.9μm光电高温计应用单固定点延伸和多固定点内插的分度方法比较

单固定点延伸和多固定点内插是光电高温计的两种常用分度方法。针对新研制的0.9μm光电高温计进行了这两种分度方法的比较研究。在500~1800℃测温范围内,利用高温黑体炉作比较源,在整百度点与标准光电高温计进行量值验证,结果表明这两种分度方法的温度示值一致性优于0.2℃,与标准值的误差最大不超过0.6℃。两种分度方法的不确定度分别评估为0.2~1.3℃和0.2~0.8℃,k=2。相对于必须测量高温计光谱响应度及其响应度非线性的单固定点延伸方法,多固定点内插法简单并易操作,且不确定度可保持较优水平。该方法无论作为光电高温计的出厂分度还是周期示值校准,均可为大多数温度校准实验室提供参考。     

应用高温固定点校准精密光电高温计

通过复现温度间隔相近的3个高温固定点黑体,可以实现0.65 μm高温计在900～2 500 ℃、0.9 μm 高温计在600～2 000 ℃范围内的内插,不确定度最好水平分别达到0.3～1.2 ℃和0.3～0.6 ℃(k=2)。通过其他非分度固定点黑体和高温变温黑体的验证,2种波长高温计与高温基准温标的一致性优于0.1 ℃。应用高温固定点可以满足精密光电高温计接近国际最高水平的校准,提升高温校准的不确定度水平。     

黑体式光电高温计调理电路设计

针对黑体式光电高温计中输出光电流范围较宽,并与温度呈近似指数关系、不易处理的问题,提出了基于精密对数放大器LOG100设计的调理电路,将宽范围的光电流转化为0～5V电压,便于进行A/D转换,提高了测温灵敏度,拓宽了测温范围,比传统的分立元件电路简单、可靠.实验表明:该方法测量灵敏度高,可以满足高温计最大测温偏差0.5%的要求.     

以“固定点—高温计”方式传递 961.78 ℃以上国际温标

中国计量科学研究院在持续对高温基准装置研究工作的基础上,提升了光电高温计信噪比、非线性和辐射源尺寸效应等关键性能,并完善了光电高温计性能参数测量平台。与之前高温温标通过钨带灯传递不同,以“参考固定点—光电高温计”方式进行了银点以上高温温标的复现和传递,该方式可以避免光电高温计长期稳定性的影响,并将高温温度上限从2 200 ℃延伸至2 474 ℃,实验分析得到961.78～2 474 ℃的温标扩展不确定度(k=2)为0.08～0.62 ℃。2009年中英西三国温标复现比对结果验证了三国国际温标的一致性,并支持了上述不确定度评定。新传递方法可为精密光电高温计提供最高水平校准,并可扩展应用于900 nm等红外高温计校准。     

基于LabVIEWRT9032光电高温计增益比的测量系统

RT9032光电高温计是辐射测温常用的计量标准器,对其电路中增益比的测量决定了其测温的准确性.建立一个针对RT9032光电高温计电流放大器量程间的增益比测量系统.使用开发平台LabVIEW和GPIB接口与RT9032、Keithley6430搭建这套软件系统,并利用LabVIEW语言实现测量过程自动化.     

高温盐浴炉直接测温的实践

高温盐浴炉是高速钢刀具的加热淬火炉。刀具的质量和使用寿命与热处理的控温、测温的准确性,有很密切的关系。一般采用如光学高温计、辐射高温计等间接式测温的方法均有不少缺陷,使刀具质量得不到保证。为此,我们于1975年采用了高温盐浴直接测温,经多年生产实践证明,这种测温方法与间接测温相比较,有较多的优点:(1) 测温和控温的精度较高。在显示仪表量程的范围内,经对综合误差的修正后,控温精度为±2℃。     

动圈放大式精密控温仪

随着科学技术的飞速发展,对温度的高精密控制提出了愈来愈高的要求。目前国内精密控温只有电子式仪器,由于结构复杂,应用范围受到了限制。动圈式仪表结构虽然简单,但精度较低,不能满足精密控制的要求。我们研制成由动圈仪表改型的控制仪表—动固放大式精密控温仪具有线路结构简单、造价低、体积小和控温精度高的优点。例如,我们在操作无误的情况下,由十几次正规试验(工作温度分别在400℃～1100℃)中获得其最大温度波动均不大于±0.1℃。一、动圈精密控温仪的结构精密控温仪要求有高精度的设定值系统、     

精密光电高温计的钨带灯校准方法

针对以精密钨带灯为标准器精密光电高温计的校准,介绍了I／V转换器量程增益比的确定方法;讨论了对高温计有效波长测量的基本要求;对直接比较分度中对钨带灯电流的亮度温度波长修正、充分利用真空钨带灯不确定度优势选取校准温度点、校准温度点之间误差的内插、以及钨带灯上限以上温度示值延伸方法等进行了论述。指出精密校准、应用中需注意的技术问题。     

棱镜分光式精密（标准）多波长硅光电高温计

介绍一种棱镜分光式、无干涉滤光片的多波长精密（标准）硅光电高温计。实验表明，此仪器信噪比高，稳定性好，波长选择性好，且结构紧凑，操作方便。     

解耦技术在精密控温中的应用

目前世界上一些国家建立了不确定度优于1×10-9量级的电阻标准系统。在此系统中,用于量值比对的电阻必须保持稳定,这一方面要求电阻的材料及制造工艺优良,更重要的是在运输过程中保持电阻传递标准的环境温度高度稳定。但是在制作大容量控温箱时,要实现高度的稳定性和均匀性是非常困难的。传统的解决方案是采用多传感器-多加热器分别测出多个控制点处的温度与设定温度的差值,进而分别调节各点的加热电流。但是点之间的互相耦合使这样的控制过程非常的繁琐。本文提出了一种新颖的解耦方案,通过把控制矩阵的正交化消除了多个控制器-多个传感器之间的互相耦合,使整个系统划分为几个可以独立控制的子系统,控制操作很容易实现。并以此设计制作了一台高精度、大内腔的空气控温箱。实测结果表明月稳定性和温度梯度都在2mK以内,满足了电阻量值传递过程中保存电阻的需求。     

解耦技术在精密控温中的应用

目前世界上一些国家建立了不确定度优于1 ×10-9量级的电阻标准系统.在此系统中,用于量值比对的电阻必须保持稳定,这一方面要求电阻的材料及制造工艺优良,更重要的是在运输过程中保持电阻传递标准的环境温度高度稳定.但是在制作大容量控温箱时,要实现高度的稳定性和均匀性是非常困难的.传统的解决方案是采用多传感器-多加热器分别测出多个控制点处的温度与设定温度的差值,进而分别调节各点的加热电流.但是点之间的互相耦合使这样的控制过程非常的繁琐.本文提出了一种新颖的解耦方案,通过把控制矩阵的正交化消除了多个控制器-多个传感器之间的互相耦合,使整个系统划分为几个可以独立控制的子系统,控制操作很容易实现.并以此设计制作了一台高精度、大内腔的空气控温箱.实测结果表明月稳定性和温度梯度都在2mK以内,满足了电阻量值传递过程中保存电阻的需求.     

高温热端部件表面温度测量的系统设计

随着燃气涡轮机的不断改进,其叶片温度越来越接近材料的耐温极限,但目前市面上的测温仪器并不能较精确地反映叶片温度和分布,为解决此问题,设计扫描式辐射测温系统,该系统工作时探针安装在发动机外壳上,对准叶片表面,叶片散发的红外辐射经由探针前端的反光镜反射进入探针中,通过探针尾部的光纤传入控制器中,对其光信号进行处理,转化为温度值。通过对扫描探针进行流场与温度场耦合仿真,结果表明：在以0.1 kg/s的流量通入25 ℃冷却气,且探针探测时间不超过15 s的情况下,整个探针内部可在发动机内被有效的保护;探针端部流体压强约17.0 MPa,大大高于燃气的压强1.4 MPa,故表明此区域可以将高温燃气隔绝在外,使其不进入探针内部接触反光镜。在实验室开展实验对该系统进行验证,结果表明：探针在各个温度点的重复性和稳定性均不超过7.5 ℃,该测温系统可以满足涡轮叶片表面温度测温的使用需求。     

加热炉控温系统的设计选型

本文介绍了为保证对加热炉准确可靠地控制 ,在控温系统设计时如何正确选择控温方式、控温元件和测温仪表等。最后举例说明了控温系统综合误差的确定     

单台G-M制冷机为冷源力学性能测试系统研究

以单台G-M制冷机为冷源,研究设计了一套可满足8—300 K温区内任意温度点稳定可控的材料力学测试系统,满足对材料的拉伸、压缩、弯曲等力学性能的测试要求。该系统利用少量氦气作为导冷介质,为系统内的夹具、样品等降温,降低至最低温度8 K用时14小时。选取8—300 K内多个温度点对系统进行控温测试,验证该系统在8—300 K内具有可连续稳定控温能力。利用电子万能试验机对该系统的性能进行测试,以77 K为低温的典型温度点对5a06铝合金进行拉伸测试,并与平台测试结果进行对比分析,证明该低温力学测试系统的测试结果具有较高的可信度。     

高温黑体辐射源的性能考核

正一、引言本文就检定辐射温度计的主要设备高温黑体辐射源的性能进行了考核,以广州日奇电子有限公司生产的R-1600球型腔黑体源为例,详细介绍了考核黑体辐射源各整百度点的控温稳定性、均匀性和校准重复性的实验过程,总结、归纳和分析了实验。二、高温黑体辐射源各整百度点控温稳定性考核实验通常辐射源的控温稳定性是指"辐射源在稳定下,10min内温度测量值的最大值与最小值之差,其测温间隔为1min"。将高温黑体辐射源从800℃开始,按