高温测量及其校准技术研究现状与发展趋势

兰芳 李彦 张丽丽 张艳娟 晋西工业集团有限责任公司

一、高温测量传感的技术问题

和传统的传感、测试技术不同，文章分析的是极端环境下传感、测试面临技术方面的问题，这种技术问题是将被测试系统直接放置在被测试物体体内，或者是被测试对象环境当中，系统需要承受与被测试对象同样的恶劣环境，该环境处于动态变化情况下，在这种情况下实时获取相关的信息。但是在这个过程中存在高温和高压环境，还有冲击力、噪声等等，这些因素的存在会对测试系统产生强烈的耦合干扰，增加测试难度，比如无法测试、测试不精准、测试无法进行现象的存在，这些现象的存在给传感测试增加了极大难度[1]。

图1 某通道测试系统

二、特种高温传感器的测试标定

（一）航空发动机的长时间高温测试

（1）超声导波测温机

超声导波测温机内部敏感元件端头有一个凹槽，凹槽在传感器区，与被测试温度场之间达成平衡，进入敏感元件之后，传播的超声波在区截位置发生部分反射，这个时候产生节点波；另外一部分发生透射，在遇到敏感元件的时候再次反射变成端点波，节点与端点之间的时间差用△t来表示，该数值就是超声波延时数值。而延时数值就是计算温度信息解耦算法的重点，在计算过程中，被测试高温场发生温度变化之后，导致敏感元件的超声波传播速度发生改变，也就导致△t发生变化，则：

C=3△ s /△t

（2）钨铼合金丝传感器测温系统

根据实际理论可以知道不同温度下超声波的波导杆传播速度不同，钨铼合金丝是一种耐高温材料，材料的熔点非常高，超过了3000摄氏度，具备很好的传播声音性能[2]。运用热电偶的钨铼合金丝进行测温，该材料在氩气保护环境当中标定传感器，得到测量结果。实验证明该系统能够实现在航空发动机2200摄氏度下的长时间测试。

（二）瞬态高温测试

瞬态高温测试主要是针对兵器、核爆炸、化学爆炸实验进行研究，当前国内的高温测量技术、设备都无法满足这些领域内进行高温测量的要求，因此当前应该针对这个环节进行积极的研究。

（1）热激发原子发射双谱线测温

爱因斯坦辐射理论的分析中能够得到原子发射双谱线温度：

在上述句式中T是待测温度，其中A与B是考虑原子特征的特定常数。针对原子的特性、波长、系统光传递等决定。通过待测温系统测定温度之后获取数据，数据采集部分记录下两个通道电压信号，为Iλ1、Iλ2，通过该计算得到瞬态高温，在理论上无测温上限。

（2）原子发射双光谱测温

该模式的测温是针对燃烧高温中温标元祖经过光谱辐射进入窗口，经过Y型与特定波长的过滤片之后变成光片1、光片2，变成两束广传输。经过动态倍增管之后将光信号转化为电信号。对于已经确定波长的两条原子发射光谱，在经过标定之后就得两条谱线的比值，运用爱因斯坦辐射论原理进行计算就可以得到被测试的温度值[3]。经过计算该系统能够实现高能炸药瞬态级别的高温测试，测试温度可以达到2600℃。

（3）蓝宝石光纤黑体瞬态高温测定

根据Planck辐射定律可以得到输出之后的电压计算公式。可以计算黑障区狭小空间长时间动态测试，该环节可以运用多通道优先容差编码来计算。

三、结束语

经过多年的发展我国在高温测试与动态标准鉴定方面创新出了相关技术，动态校准与高温测定技术有明显的提高，在今后的发展过程中可以满足航空与航天的各种需求，解决高温环境下多种难题，形成具有特色的研究、发展方向。针对实际运用过程中的待攻克技术，还需要进行专业研究分析，争取早日攻克难题。