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瞬态表面温度传感器超高温外推测试技术研究

兵工学报 2013年第10期34卷 1341-1344页

作者：郝晓剑郝丽娜周汉昌姜三平李园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 中北大学电子测试技术重点实验室山西太原030051

提出利用外推法拓宽蓝宝石光纤黑体腔高温传感器测量范围,通过分析蓝宝石光纤黑体腔的导热规律建立了瞬态受热的黑体腔外推模型,利用分离变量法对外推模型进行求解,得到传感器的测温上限为3 005℃.设计完成了外推方法的实验验证,利用大... 详细信息

提出利用外推法拓宽蓝宝石光纤黑体腔高温传感器测量范围,通过分析蓝宝石光纤黑体腔的导热规律建立了瞬态受热的黑体腔外推模型,利用分离变量法对外推模型进行求解,得到传感器的测温上限为3 005℃.设计完成了外推方法的实验验证,利用大功率高频可调制CO2激光脉冲作为1 500℃高温阶跃输入信号测得该传感器时间常数为10-2s数量级。利用同一激光脉冲作为热源、用该传感器和校准过的高速红外测温仪同时测得的黑体腔内外膜层温度变化曲线,验证了外推模型及方法的正确性。

关键词：仪器仪表技术外推法黑体腔瞬态超高温蓝宝石光纤温度传感器

等离子喷涂YSZ涂层瞬态超高温冲蚀性能研究

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装备环境工程 2016年第3期13卷 31-36页

作者：崔永静陆峰高俊国张欢欢中国航空工业集团公司北京航空材料研究院北京100095

目的研究等离子喷涂YSZ涂层的瞬态超高温烧蚀性能。方法借助超音速火焰喷涂设备实现超高温高速火焰,对等离子喷涂YSZ涂层进行瞬态冲蚀,通过火焰中加送氧化铝颗粒模拟对涂层的高温冲刷。采用常规手段评价涂层的抗瞬态超高温冲蚀性能,并... 详细信息

目的研究等离子喷涂YSZ涂层的瞬态超高温烧蚀性能。方法借助超音速火焰喷涂设备实现超高温高速火焰,对等离子喷涂YSZ涂层进行瞬态冲蚀,通过火焰中加送氧化铝颗粒模拟对涂层的高温冲刷。采用常规手段评价涂层的抗瞬态超高温冲蚀性能,并对冲蚀部位进行微观观察,探讨涂层的失效机理。结果在3000 K、不添加砂粒的条件下,火焰冲击3 s后钢基体材料表面发生沸腾;喷涂0.6 mm YSZ的试样在火焰冲击60 s后涂层完好。在3000 K、添加砂粒的条件下,火焰冲击3 s后钢基体材料被冲刷出约1.0 mm深坑;喷涂0.6 mm YSZ试样的涂层被火焰冲刷剥落,但基体未受明显损伤;喷涂1 mm YSZ的试样,试验后仍保留部分涂层。结论在3000 K高温瞬态冲蚀条件下,热喷涂1 mm厚YSZ涂层可对材料表面形成有效防护。

关键词：瞬态超高温 YSZ涂层冲蚀性能超音速火焰喷涂

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瞬态表面超高温传感器技术研究

瞬态表面超高温传感器技术研究

作者：崔婷中北大学

学位级别：硕士

温度在科研和生产中是一个十分重要的物理量。在航空、航天发动机、核工业和化爆试验测试中,有许多研究对象需要测量的是瞬态（＜1ms）超高温（2000℃～3000℃）,其工作特点是温度高,变化快,常为不可重复一次性过程,因此,测量条件非常恶... 详细信息

温度在科研和生产中是一个十分重要的物理量。在航空、航天发动机、核工业和化爆试验测试中,有许多研究对象需要测量的是瞬态（＜1ms）超高温（2000℃～3000℃）,其工作特点是温度高,变化快,常为不可重复一次性过程,因此,测量条件非常恶劣,技术难度很高。基于普朗克黑体辐射定律的蓝宝石黑体腔光纤传感器为瞬态超高温的测试开辟了新天地。相对于当前广泛采用的镀制铱、铂等贵金属膜,再在其上镀制陶瓷保护膜的黑体腔镀膜工艺,本论文提出了采用磁控溅射法和等离子热喷涂法镀制钽、钼或碳化钨薄膜,并在其上镀制氧化锆保护膜的镀膜方案,其具有成本低、测温上限高的优点。在传感器光电转换模块中,应用了一种新型的固态光电倍增管作为光电转换元件,其具有低噪声,快速响应,体积小,避免电磁干扰,低工作电压等特性,而且能与光纤直接耦合,减少了传输损耗,简化了传感器的设计。通过实验测试了固态光电倍增管的光电性能,获得了其输出电压与接收到的光通量之间的关系。对组装好的测温传感器进行了初步的性能测试,验证了整个设计的可行性,并测试了传感器的动态响应特性。论文设计了瞬态表面超高温传感器静态标定系统,即用标准高温黑体对辐射温度计进行检定,然后将被校传感器置于由氢氧焰加热的恒温区,恒温区的温度由标准辐射温度计和被校传感器同时测量及比较,由此得到静态特性参数K。另外,氢氧焰加热的温度场在短时间内达到最大值并在一定时间内基本保持恒定,因此氢氧焊机可用于静态标定系统中恒温源的制备。利用ANSYS软件对被加热的陶瓷外壳的内部温度分布进行了仿真。

关键词：黑体腔瞬态超高温固态光电倍增管（SSPM）静态标定

钽-氧化锆光纤黑体腔温度传感器特性参数测试

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兵工学报 2016年第2期37卷 373-378页

作者：郝晓剑桑涛潘保武周汉昌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 中北大学电子测试技术重点实验室山西太原030051 中北大学材料科学与工程学院山西太原030051

为了实现恶劣环境、狭小空间瞬态高温的测量,采用溅射、等离子体喷涂技术研制了蓝宝石光纤钽(熔点为2 997℃)-氧化锆(熔点为2 715℃)薄膜黑体腔瞬态高温传感器。设计了3支水电解的氢氧焰枪组成的恒温高温静态灵敏度标定装置和大功率高... 详细信息

为了实现恶劣环境、狭小空间瞬态高温的测量,采用溅射、等离子体喷涂技术研制了蓝宝石光纤钽(熔点为2 997℃)-氧化锆(熔点为2 715℃)薄膜黑体腔瞬态高温传感器。设计了3支水电解的氢氧焰枪组成的恒温高温静态灵敏度标定装置和大功率高频可调制CO2激光脉冲作为阶跃激励源的动态特性标定装置。测试结果表明:当静态灵敏度标定装置恒温区为1 721℃、传感器抗冲击能力达到50 MPa以上时,传感器测得的温度为2 802℃;当CO2激光脉冲作为1 500℃高温阶跃输入信号时,测得该传感器时间常数为微秒数量级。

关键词：仪器仪表技术钽-氧化锆薄膜动态特性瞬态超高温抗冲击能力测试