高溫測量及其校準技術研究現狀與發展趨勢

蘭芳 李彥 張麗麗 張艷娟 晉西工業集團有限責任公司

一、高溫測量傳感的技術問題

和傳統的傳感、測試技術不同，文章分析的是極端環境下傳感、測試面臨技術方面的問題，這種技術問題是將被測試系統直接放置在被測試物體體內，或者是被測試對象環境當中，系統需要承受與被測試對象同樣的惡劣環境，該環境處于動態變化情況下，在這種情況下實時獲取相關的信息。但是在這個過程中存在高溫和高壓環境，還有沖擊力、噪聲等等，這些因素的存在會對測試系統產生強烈的耦合干擾，增加測試難度，比如無法測試、測試不精準、測試無法進行現象的存在，這些現象的存在給傳感測試增加了極大難度[1]。

圖1 某通道測試系統

二、特種高溫傳感器的測試標定

（一）航空發動機的長時間高溫測試

（1）超聲導波測溫機

超聲導波測溫機內部敏感元件端頭有一個凹槽，凹槽在傳感器區，與被測試溫度場之間達成平衡，進入敏感元件之后，傳播的超聲波在區截位置發生部分反射，這個時候產生節點波；另外一部分發生透射，在遇到敏感元件的時候再次反射變成端點波，節點與端點之間的時間差用△t來表示，該數值就是超聲波延時數值。而延時數值就是計算溫度信息解耦算法的重點，在計算過程中，被測試高溫場發生溫度變化之后，導致敏感元件的超聲波傳播速度發生改變，也就導致△t發生變化，則：

C=3△ s /△t

（2）鎢錸合金絲傳感器測溫系統

根據實際理論可以知道不同溫度下超聲波的波導桿傳播速度不同，鎢錸合金絲是一種耐高溫材料，材料的熔點非常高，超過了3000攝氏度，具備很好的傳播聲音性能[2]。運用熱電偶的鎢錸合金絲進行測溫，該材料在氬氣保護環境當中標定傳感器，得到測量結果。實驗證明該系統能夠實現在航空發動機2200攝氏度下的長時間測試。

（二）瞬態高溫測試

瞬態高溫測試主要是針對兵器、核爆炸、化學爆炸實驗進行研究，當前國內的高溫測量技術、設備都無法滿足這些領域內進行高溫測量的要求，因此當前應該針對這個環節進行積極的研究。

（1）熱激發原子發射雙譜線測溫

愛因斯坦輻射理論的分析中能夠得到原子發射雙譜線溫度：

在上述句式中T是待測溫度，其中A與B是考慮原子特征的特定常數。針對原子的特性、波長、系統光傳遞等決定。通過待測溫系統測定溫度之后獲取數據，數據采集部分記錄下兩個通道電壓信號，為Iλ1、Iλ2，通過該計算得到瞬態高溫，在理論上無測溫上限。

（2）原子發射雙光譜測溫

該模式的測溫是針對燃燒高溫中溫標元祖經過光譜輻射進入窗口，經過Y型與特定波長的過濾片之后變成光片1、光片2，變成兩束廣傳輸。經過動態倍增管之后將光信號轉化為電信號。對于已經確定波長的兩條原子發射光譜，在經過標定之后就得兩條譜線的比值，運用愛因斯坦輻射論原理進行計算就可以得到被測試的溫度值[3]。經過計算該系統能夠實現高能炸藥瞬態級別的高溫測試，測試溫度可以達到2600℃。

（3）藍寶石光纖黑體瞬態高溫測定

根據Planck輻射定律可以得到輸出之后的電壓計算公式。可以計算黑障區狹小空間長時間動態測試，該環節可以運用多通道優先容差編碼來計算。

三、結束語

經過多年的發展我國在高溫測試與動態標準鑒定方面創新出了相關技術，動態校準與高溫測定技術有明顯的提高，在今后的發展過程中可以滿足航空與航天的各種需求，解決高溫環境下多種難題，形成具有特色的研究、發展方向。針對實際運用過程中的待攻克技術，還需要進行專業研究分析，爭取早日攻克難題。