热电偶测温范围动态测温时能量平衡方程及时间常数

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2017-10-05 10:49 标签： 热电偶测温仪
航空发动机温度高？用它们来检测再合适不过
发动机高温测量主要应用于热端部件（燃烧室、涡轮等）高温燃气与壁面温度的测量。温度是确定热端部件性能的最关键参数。随着发动机推重比的不断增加，涡轮进口温度已从第3代发动机的1750K发展到第4代发动机的1977K，未来第5代发动机甚至能达到K，这使得高温燃气与壁测测量（发动机叶片、盘等表面零件温度测量）成为发动机温度测试中难度较大的关键技术。
航空发动机温度分布
金属表面温度测量
薄膜热电偶
壁温热电偶是测量金属表面温度的最基本方法。为克服壁温热电偶的缺点，伴随薄膜技术的发展，薄膜热电偶应运而生。它采用真空蒸镀、真空溅射、化学涂层或电镀等技术，将2种金属薄膜直接镀制在金属表面形成沉积有绝缘材料层的薄膜热电偶。
薄膜热电偶
与传统的热电偶相比，可以随意安排在被测表面（如叶盆、叶背、前缘或尾缘）上，工作寿命长，具有测量端部小（测量膜厚度可小至几个微米），热容量小，可用于微小面积上的温度测量；响应速度快，时间常数可达微秒级，实现动态温度测量；同时还具有金属表面换热和流场干扰影响小等特点，避免了常规热电偶测量位置不准确、蠕变滞后等弊端。
薄膜热电偶贴于表面测量温度
示温漆是一种非接触式测量表面温度的重要手段，可用于测定燃烧室和涡轮部件的表面温度分布，颜色变化不仅与温度有关，更与试验时间、压力和气体成分有关。
示温漆的优点是：能用在其他测温传感器或测温方法不便实施的场合，方便地显示被测表面的温度分布，而不破坏部件表面形状和不改变气流状态。对测量高温高速旋转构件和复杂构件的壁面温度以及显示大面积温度分布有独到之处。
手掌温度导致示温漆颜色变化
荧光测温计
鉴于用壁温热电偶测量旋转件表面温度，存在引线困难和传输信号麻烦；用辐射高温计测温，存在着不适于反辐射大（75%以上），被测温度低（小于600~720℃下限温度）的场合应用。
荧光测温效果图
荧光测温具有测温范围宽、测量精度高、重复性好的特点，据报道已在1600℃的实验室条件和1100℃的燃气涡轮环境下进行过荧光衰变测量，可达±1℃的测温精度。虽然基于这种技术研制的精确测温系统在低温的应用已经得到验证，但若要在高温和燃气涡轮发动机环境使用，必须解决材料和耦合问题。
荧光测温探头原理
不同的荧光发光液体
超声波温度测量技术是通过发动机旋转件周围燃气温度的测量，从而间接地得到转子的表面温度。其主要优点是：非接触式测量方式对流场不产生干扰；所测的是超声波历程的平均温度；精度高、响应快，适于测量动态温度。
超声波温度测量仪
超声测温的过程实质上是对平均温度变化的采样，采样速度越高，该系统就可测出快速变化的温度。超声技术应用于航空发动机测量，国外早已在振动式空气超声波传感器的基础上，研制发展最新一代的空气超声传感器。
超声波测温原理
用薄膜热电偶对旋转体表面进行测温时，由于薄膜热电偶的材料与旋转体表面材料不同会引起温度分布的局部扰动，造成测量值不准，且误差随转速的增加而增大。但用液晶测温时就没有这种现象发生，在实验中使用的液晶技术有暂态液晶技术和稳态液晶技术。
液晶测温条带
在使用液晶测温前，都要对将要使用的液晶层进行校准。校准在模拟真实环境的实验室中进行。用精确的热电偶测量每种颜色对应的温度，同时用高质量的照相机记录下与这一温度对应的颜色。
液晶测温对比卡
热辐射高温计
热辐射高温计提供了一种既不干扰表面又不干扰周围介质的表面温度测量方法。其中，红外辐射测温是非接触测温计术的典型代表，具有灵敏度高、分辨率高、可靠性强、响应时间短、不干扰热流等优点。
热辐射高温计原理
热辐射高温计可广泛用于测量及监控燃烧室壁面温度和涡轮叶片等旋转部件的表面温度，包括连续测定旋转件、静止件的温度分布，提供局部过热叶片的温度值，对发动机进行温控，对发动机进行健康监控。
热辐射高温计
燃气高温测量技术
燃气分析法
燃气分析法是一种间接测温方法，即通过燃气分析技术（Temperature By Gas Analysis, TGBA）分析燃气中各种组分的含量来间接推算燃气温度的方法，具有工程实用性强、测温范围宽、测温精度高、在1800K以上优于热电偶等优点，尤其适合在燃烧室部件试验中测取出口温度场分布。
燃气分析原理
用TBGA技术测温，可以突破热电偶法测温的限制，准确快捷地换算出燃气的温度，虽不能完全替代热电偶法，因为单点取样分析需要花费较长的取样时间，但在某些状态和区域下能够获得较好的测量分析结果。
燃气分析仪结构
激光技术法
对于多烟的实际燃烧系统中，湍流火焰的燃气温度和成分瞬态空间分布测量以及具有光亮背景的燃烧中的温度分布，激光技术非常合适，最具代表的是相干反斯托克斯拉曼光谱法（Coherent Anti-stokes Raman Scattering, CARS）。
激光技术法原理
在CARS技术中，有2束不同频率的大功率激光脉冲在被测介质中聚焦在一起，在这里通过分子中的非线性过程互相作用产生第3束偏振光。最后，通过对测验光谱与已知其温度的理论光谱比较，就可以知道温度；通过与已配置的标准浓度的光谱比较，也可以得到气体组分的浓度。
激光分析中的偏振光
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