蓝宝石光纤黑体腔测温仪器设计及应用

摘要

蓝宝石黑体腔温度传感器作为温度测量领域的重要组成部分,近几十年得到了快速的发展,相关的科学研究层出不穷。其在冶金、钢铁化工等领域具有广阔的应用背景,尤其在火炮膛壁、爆温和航空航天等军事温度测量领域具有明显的优势。由于在这些条件下温度的测量情况复杂多变,条件恶劣、温度幅值大、跳变快,对传感器的要求非常苛刻。而蓝宝石光纤黑体腔温度传感器能够有效胜任特殊条件下的温度测量,为特殊高温温度的测量开辟了新的方法和途径。
　　目前蓝宝石温度传感器的测量系统都是基于实验室稳定安全的条件,测量系统庞大而且安装不便,机动性差且不便携带。现在急需将蓝宝石温度传感系统设计成简易便于携带的仪器,并将其广泛应用于工程实践领域。这对温度测量的重复性和方便性具有重要的意义。本文就是在此背景下提出蓝宝石黑体腔温度传感器的设计及其工程应用。
　　本文在中北大学测温课题组多年对蓝宝石光纤黑体腔静动态校准和应用研究的基础上,首先对蓝宝石温度传感测温仪器的成型理论进行了深入的分析,介绍了蓝宝石温度传感测温仪器的原理和设计思路,并对各部分组成进行了较细致的论述;设计了基于单片机的蓝宝石光纤温度测量仪器,然后应用该仪器进行了温度测量实验,最终实现了温度曲线的采集及对应温度数值的显示;达到了仪器简易携带的目的,推动了蓝宝石温度传感仪器的设计进程,并进一步分析了将仪器应用于工程实践的可行性;对蓝宝石温度传感器的系数标定做了大量的实验,得到了温度和电压的对应关系,并拟合出不同温度范围内两者函数关系并通过软件实现了电压温度间相互直接查询,做到了蓝宝石光纤仪器温度的直观显示。
　　本文在后期论述了仪器测量火焰温度特点并做了误差分析,总结了本文设计仪器的优劣,确定了温度的标定系数,最后对蓝宝石光纤温度测量系统研究方向和下一步工作进行了展望。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

1. 绪论

1.1选题的背景与意义

1.2 温度测试方法综述

1.3国内外研究现状

1.4 论文主要工作和内容安排

2. 蓝宝石光纤黑体腔温度测试原理方案

2.1辐射测温基本原理

2.2表观温度和有效波长

2.3辐射测温方案的可行性

2.4蓝宝石光纤黑体腔温度传感器工程应用方案

2.5 本章小结

3. 蓝宝石光纤黑体腔温度测试系统工程应用设计

3.1蓝宝石光纤的拉制

3.2光纤黑体腔的制备

3.3蓝宝石光纤黑体腔温度测试系统的组成结构

3.4便携式蓝宝石光纤黑体腔温度传感器测量仪器的开发

3.5 本章小结

4. 温度传感器测量系统的推算温度设计方案的实现

4.1温度标定实验的基础

4.2测试数据及理论分析

4.3温度推算方案的软件实现

4.4 本章小结

5. 理论论证及相关分析

5.1蓝宝石温度传感器测量火焰高速气流温度的特点

5.2光纤黑体腔受热模型分析

5.3蓝宝石温度传感器的测温偏差

5.4蓝宝石温度传感器工程应用可靠性分析

5.5本章小结

6. 总结与展望

6.1结论

6.2创新点

6.3需要进一步开展的工作

参考文献

攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果

致谢