基于黑體輻射感溫薄膜的瞬態高溫傳感器的設計

王俊峰，李晉英

( 1.中北大學 電子測試技術國家重點實驗室，山西 太原 030051;2. 山西大學 物理電子工程學院，山西 太原 030006)

引言

溫度是衡量物體冷熱程度的物理量，是表征對象和過程狀態的重要參數。在傳統的測溫技術領域，尤其是在兵器科學技術領域中，瞬態溫度是許多兵器理論研究和實際應用中的重要參數，瞬態高溫的準確測量是至關重要的。在傳統測溫領域中，由于熱電偶的溫度響應特性較慢(約1 s)，使被測溫度與實際溫度存在較大誤差和滯后；熱電阻式傳感器所適用的溫度范圍(-200 ℃～600 ℃)不能滿足高溫場合；紅外溫度傳感器容易受到火炮膛內以及爆炸場等惡劣環境下煙霧的干擾,影響測量精度。因此，為了精確測得瞬態高溫，迫切需要一種耐高溫、響應特性快并且受環境因素影響較小的測試裝置[1-2]。

本傳感器正是針對瞬態高溫測量中溫度高、變化快、可能伴有高壓或高速流動氣流、一次性過程居多的特點而研發設計。該傳感器外形尺寸小，可測量微小空間內的瞬態高溫受環境因素影響較小，適用于火炮膛內、爆炸場等高溫、高壓、高沖擊的惡劣環境下的瞬態高溫測量[3]，并且它能夠克服熱電偶、熱電阻、紅外傳感器等顯現的缺點，在瞬態高溫測量領域具有很好的應用前景。

1 結構設計

1.1 整體結構組成

該瞬態溫度傳感器由溫度敏感單元和信號調理單元組成。溫度敏感單元由黑體輻射溫度敏感體和圓柱狀高強度金屬外殼構成，外殼尺寸為φd×H=20.20 mm×36.40 mm?！?br>