基于亮度式涡轮叶片材料温度测量补偿方法研究

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1、分类号密级注1UDC学位论文基于亮度式涡轮叶片材料温度测量补偿方法研究（题名和副题名）胡俊（作者姓名）指导教师王超教授电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别硕士专业学位类别工程硕士工程领域名称材料工程提交论文日期2018.5.19论文答辩日期2018.05.22学位授予单位和日期电子科技大学2018年6月答辩委员会主席评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。独创性声明′

2、`本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得电子科技大

3、学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。作菩名:日期:%倦年Κ月0麴竿论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定,有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘,允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后应遵守此规定)^作懿各铆钸日期:冫丨‘年夕月劾摘要摘要发动机涡轮叶片温度监测技术作为航空航天领域的尖端测试技术，是评估叶片热载荷分布

4、、分析热故障的最直接和最有效的方法，不仅在航空发动机研制阶段为叶片的传热、气动研究与强度设计提供重要依据，也是高推重比航空发动机研制的技术瓶颈。因其在高温、高压、高负荷、多气体条件下的运行，转速高达10000转/分钟，测量难度大。本文针对发动机测试过程中的背景反射辐射和高温燃气光谱吸收等测量误差问题，运用非接触辐射温度测量方法对叶片温度测量进行了整体方案设计和系统搭建，主要研究工作如下：（1）论文详细分析了涡轮叶片中的测试难点，深入研究国外通用电气、罗罗公司和UTC三家主要的发动机设计公司的近些年研究状况，提出了三波段温度测量方案，解决温度测量过程中热反射背景辐射造成的影响。同时，

5、针对测量过程中叶片上方漂浮的高温燃气产物对测试的影响，例如?2?、??2等碳水化合物在光学视径上对叶片的辐射光强的大量吸收，实验先从普朗克黑体辐射原理和硬件设备的最小分辨率考虑，在满足测试精度的要求下，通过对各个气体的光谱吸收波段进行分析，选择特定的窗口波段避开高吸收光谱波段。（2）基于三波段温度测量方案，详细的分析了红外光学视场的选取原则，设计了定焦和变焦式光学探头、可扩展准直器式和短距离直插式后端光机结构。同时编写高速数据采集处理软件系统，针对高采样的数据缓存问题，选用大数据的TDMS文件格式和二级缓存技术，解决了大数据丢失溢出问题，实现多通道数据的同步采集和处理。最终搭建了整

6、个叶片红外温度测量系统。（3）采用多种标定法以及最小二乘法对整个系统的内部误差和随机误差进行评估，研究电压与温度之间的函数关系。搭建小型温度反馈控制系统，对单波段和三波段温度测量系统进行了测试，测试精度为1℃。此外，对测试过程中的距离和角度误差因素进行理论分析和实验测试，得出了不同测试条件下距离和角度对温度测量的精度的影响。采用两点校准法对V-T曲线进行了线性修正，提高多距离多角度的测试精度。关键词：涡轮叶片，高温，辐射测温，背景反射辐射，高温燃气IABSTRACTABSTRACTEngineturbinebladetemperaturemonitoringtechnologyis

7、themostdirectandeffectivewaytoevaluatebladethermalloaddistributionandanalyzethermalfaults.Itnotonlyprovidesanimportantfoundationforbladeheattransfer,aerodynamicresearchandstrengthdesigninthedevelopmentstageofaero-engines,butalsoatechnicalbottleneckforhighthrust-to-weightratiodevelopmentofaero-

8、engines.Becauseofitshightemperature,highpressure,highload,andmulti-gasoperation,thespeedisashighas10,000rpm,makingmeasurementdifficult.Aimingatthemeasurementerrorofbackgroundreflectionradiationandabsorptionspectrumofhightemperaturecombu