温度外推在瞬态高温测试中的应用.pdf

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1、2011仨仪表技术与传感器2011第7期InstrumentTechniqueandSensorNo．7温度外推在瞬态高温测试中的应用郭海伟，郝晓剑，周汉昌，潘保武(中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室，山西太原030051)摘要：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。关键词：蓝宝石光纤温度传感器；有限差分逼近法；温度外推中图分

2、类号：TP212文献标识码：A文章编号：1002—1841(2011)07—0073—03ApplicationofExtrapolationinMeasuringTransientHigh-surfaceTemperatureGUOHai—wei，HAOXiao-jian，ZHOUHan—chang，PANBao-wu(KeyLaboratoryofInstrumentationScience&DynamicMeasurement(NorthUniversityofChina)，MinistryofEducation，Taiyuan030051，China)Abstract

3、：Ablackbodycavitytransienthightemperatureextrapolationtestingmodelwasestablished，andthemeasurementfortransienthightemperaturewasachievedbyfinitedifferenceapproximationextrapolationmethod，withthehelpofsapphirefiber—op-tictemperaturesensorandmulti-channeldataacquisitioncard．accordingtothefund

4、mentalprinciplesofheattransfer．Onthisbasis，byOxy-hydrogenflamesimulatingthetransienthigh—temperatureheatsource，thesensorsandhigh-speedinfraredthermometeraresimultaneouslyusedtomeasurethetemperaturechangingcurvesinternalandexternaltheblackbodycavitycoat，whichprovesthecorrectnessoftheextrapol

5、ationmodelandmethod．Keywords：sapphirefiber-optictemperaturesensor；finitedifferenceapproximationmethod；temperatureextrapolation0引言严格要求，在测量精度方面大大得到提高，对整个传感器系统20世纪40年代，温度外推法就受到人们的关注，尤其是在性能的提高具有重大的实际意义。兵工类科研中，由于作用时间很短，难以用传统的热电偶来进1瞬态高温测试及外推验证系统行测量，瞬态高温的准确测量显得尤为重要，同时也是当今研基于Planck黑体辐射定律的瞬态高温测量及外推验

6、证系究的一个难点。温度外推法属于热传导的反问题，其实质就是统由蓝宝石光纤黑体腔温度传感器、modline3型红外测温仪、三通过测量物体中一个变化慢、幅值低的温度面，来建立热传导爪自定心卡盘、今典氢氧焰机、基于32位PCI总线的PCI一的数学模型，再通过微分方程的求解推导出所要测量的变化50612数据采集卡、计算机等部分组成，如图1所示。实验中，快、幅值高的等温面上的温度值。利用氢氧焰机3个火焰枪喷出的氢氧焰对黑体腔的外表面进光纤辐射温度计的工作原理是基于利用Planck定律表达行加热来模拟瞬态恒定的温度场，将蓝宝石光纤温度传感器产的黑体辐射的谱分布。光导纤维的发展为光的传递及

7、应用技生的相应的电压信号由数据采集卡传给计算机。通过红外辐术开辟了新的途径，光纤温度传感器应运而生。蓝宝石光纤温射温度计测得的黑体腔外表面的温度曲线与外推方法测得温度传感器能够适应高温、高压、高冲击等恶劣环境。测温时，将度曲线相比较，从而可以验证所建立的系统模型和外推方法的黑体腔探头与被测物接触，黑体腔发出的热辐射信号经过光纤正确性。传至光电转换器，由光电转换器将热辐射信号转换成电压信号，再经过对黑体腔膜层温度的外推过程，最终得到被测物的温度。黑体腔温度的外推过程实际上就是对所建立的蓝宝石光纤温度传感器