高温测量及其校准技术研究现状与发展趋势

2021-06-23兰芳李彦张丽丽张艳娟晋西工业集团有限责任公司

环球市场 2021年17期

兰芳李彦张丽丽张艳娟晋西工业集团有限责任公司

一、高温测量传感的技术问题

和传统的传感、测试技术不同，文章分析的是极端环境下传感、测试面临技术方面的问题，这种技术问题是将被测试系统直接放置在被测试物体体内，或者是被测试对象环境当中，系统需要承受与被测试对象同样的恶劣环境，该环境处于动态变化情况下，在这种情况下实时获取相关的信息。但是在这个过程中存在高温和高压环境，还有冲击力、噪声等等，这些因素的存在会对测试系统产生强烈的耦合干扰，增加测试难度，比如无法测试、测试不精准、测试无法进行现象的存在，这些现象的存在给传感测试增加了极大难度[1]。

图1 某通道测试系统

二、特种高温传感器的测试标定

（一）航空发动机的长时间高温测试

（1）超声导波测温机

超声导波测温机内部敏感元件端头有一个凹槽，凹槽在传感器区，与被测试温度场之间达成平衡，进入敏感元件之后，传播的超声波在区截位置发生部分反射，这个时候产生节点波；另外一部分发生透射，在遇到敏感元件的时候再次反射变成端点波，节点与端点之间的时间差用△t来表示，该数值就是超声波延时数值。而延时数值就是计算温度信息解耦算法的重点，在计算过程中，被测试高温场发生温度变化之后，导致敏感元件的超声波传播速度发生改变，也就导致△t发生变化，则：

C=3△ s /△t

（2）钨铼合金丝传感器测温系统

根据实际理论可以知道不同温度下超声波的波导杆传播速度不同，钨铼合金丝是一种耐高温材料，材料的熔点非常高，超过了3000摄氏度，具备很好的传播声音性能[2]。运用热电偶的钨铼合金丝进行测温，该材料在氩气保护环境当中标定传感器，得到测量结果。实验证明该系统能够实现在航空发动机2200摄氏度下的长时间测试。

（二）瞬态高温测试

瞬态高温测试主要是针对兵器、核爆炸、化学爆炸实验进行研究，当前国内的高温测量技术、设备都无法满足这些领域内进行高温测量的要求，因此当前应该针对这个环节进行积极的研究。

（1）热激发原子发射双谱线测温

爱因斯坦辐射理论的分析中能够得到原子发射双谱线温度：

在上述句式中T是待测温度，其中A与B是考虑原子特征的特定常数。针对原子的特性、波长、系统光传递等决定。通过待测温系统测定温度之后获取数据，数据采集部分记录下两个通道电压信号，为Iλ1、Iλ2，通过该计算得到瞬态高温，在理论上无测温上限。

（2）原子发射双光谱测温

该模式的测温是针对燃烧高温中温标元祖经过光谱辐射进入窗口，经过Y型与特定波长的过滤片之后变成光片1、光片2，变成两束广传输。经过动态倍增管之后将光信号转化为电信号。对于已经确定波长的两条原子发射光谱，在经过标定之后就得两条谱线的比值，运用爱因斯坦辐射论原理进行计算就可以得到被测试的温度值[3]。经过计算该系统能够实现高能炸药瞬态级别的高温测试，测试温度可以达到2600℃。

（3）蓝宝石光纤黑体瞬态高温测定

根据Planck辐射定律可以得到输出之后的电压计算公式。可以计算黑障区狭小空间长时间动态测试，该环节可以运用多通道优先容差编码来计算。