火工烟火药剂燃烧火焰多光谱辐射测温技术分析.pdf

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1、火工烟火药剂燃烧火焰多光谱辐射测温技术分析张宇航尹福闯范卫城(沈阳理工大学特种能源技术与工程专业，辽宁沈阳110000)摘要：现今烟火研制工作对燃烧火焰有了更高的要求，在设计中为了能够更精准测试出其火工烟火的烟火药荆在燃烧中火焰的温度，应用了多光谱、辐射的测温技术，在该基础上研制出多光谱式高温计，同时运用二次测量的方法处理数据，而后获取燃烧火焰真实的温度值。经过科学论证，此高温计能够较好的应用在本次测量工作中，为研究烟火药剂在燃烧中的特性提供了基础。关键词：火工；烟火药剂；燃烧火焰：多光谱辐射测温技术；分析当前

2、瞬态测温已经成为国家研究武器装备的重要技术，例如：弹药发射，火炸药的爆轰机理等。其燃气、爆轰的温度值都是研究项目的重要数据。因此，要想使温度值具有一定的可靠性，就需运用该项技术作为支持。它在烟火燃烧火焰的温度测量中具有广泛的应用，主要运用热电偶的方法去测量烟火燃烧火焰的温度。但由于其烟火药剂在燃烧过程中呈现高速、高温状态，加大了测量温度指标的难度。因此，不利于瞬间测量到烟火燃烧的火焰温度，进而无法提供真实的温度值，同时有可能造成较大的研究损失。1多光谱高温计1．1多光谱高温计的硬件系统组成该高温计在硬件系统组成

3、上主要有：光学、电路、数据采集或处理等多个部分，下图为系统框图，其中设计了十二个工作运行的通道，且单个通道的采样频率是一百千赫兹每通道，且选用了“百度标定法”实现亮温方程的标定，同时用“WDG30型、光栅式的单色仪”标定该高温计在有效工作内的波长。光牛景绩●---_竺瞄J‘堍__—_篱掭耋光篓。●羹襞誊●兰U____。_——1-2数据处理对于“发射率”的处理而言，它是多波长在测温中精度受到影响的关键因素，因此都数据作出处理十分重要。因此，在测量中对两个完全不同的温度数据进行处理，进而获取到被测物的真实温度值、光

4、谱的发射率等。虽然此种处理方法未限制发射率、波长间在函数上存在的关系，但却对发射率中波长参数、温度值要求了线性关系。针对烟火火焰而言，它的发射率存在客观的温度变化，因而该理论仅成立于固定温区、波长的范围。根据参考温度、实际测量温度初始值间存在的变化总结出相符反而温度关系方程，以实现对数据的处理。2火工烟火药剂燃烧火焰多光谱分析烟火的火焰大体上由发光的火焰、透明火焰两部分组成，其中发光的火焰能辐射出具有连续性的光谱，而透明火焰则具有较强辐射性且有特征普带。通常情况下火工烟火的药剂所燃烧的火焰多数是发光型火焰，烟火

5、药剂的燃烧属于复杂性较强的物理和化学等反应实现过程，并与燃烧条件等有直接关系。因此，运用了顺泰光谱的辐射仪测试了其在燃烧过程中辐射的光谱。它的光谱范围大约在350至950纳米左右，且波长的分辨率在2纳米以内。根据测试结果显示展开分析，其燃烧的化学反应实现过程具有较强的复杂性，且有特征谱不断出现在该反应中，并主要是以热辐射形式进行。此次分析有利于在设计测温通道中提供基础保障。3多光谱辐射测温技术的基本原理该项测温技术主要是在同一仪器内设计出很多个光谱的通道，运用其物体的辐射能量去测试温度，并通过数据的进一步处理，

6、从而获取其温度值、光谱的发射率等参数。此技术主要是遵守了“Plank”定律，若它的测温系统内存在很多个光谱的工作通道时，其仪器输出信号是：以=爿～×e(入。7’)×v5e一号．f=I。2．⋯，n其中n为工作通道，i为第几个工作，入为工作有效波长，A为检定常数，8为目标光谱的实际发射率。由于测量的火焰具有连续性的光谱以及辐射能量等，因此在测量该类型火焰时，必须选取有连续普带和波段的火焰展开分析，以免影响测量与分析结果。4多光谱辐射测温系统介绍多光谱、辐射的测温系统在设计上主要结合了烟火药剂在燃烧中具有辐射的特性，

7、其系统设计包括：光学系统和电路系统。其中光学系统部分由光学瞄准头接受被测对象的信号，随后运用光纤传输方式将其传至光学的分光系统中，利用连续性传输先后经由光电的探测器、前置放大的电路，再实现数据的高速、同步采集，并将其送至计算机系统。还该系统自身具备测温的范围在1100至3000开尔文之间，能够高效获取温度数据。5结语通过研究多光谱的高温计各硬件系统的组成以及数据处理，而后分析了烟火药剂在各燃烧过程中的多光谱，运用多光谱的辐射、测温等技术原理设计出相应的测温系统。将该测温技术应用在现今火工的烟火药剂各燃烧过程中火

8、焰温度测量中，高速有效解决了测量其问题困难的问题，并未日后研究其自身输出特性提供有力的技术保障。参考文献：【l】李占英，席兰霞，陈军，郭崇星，刘春建，刘欢杨．多光谱辐射测温技术测量火工烟火药剂燃烧温度[J】．光谱学与光谱分析，2010，8(8)：2062～2064．‘一／，．【2】李占英，席兰霞，刘举鹏，‘帮、崇萄，刘春建，刘欢杨．火工烟火药剂燃烧火焰多光谱辐射测温技术研究[J】．火工