藍(lán)寶石光纖黑體腔溫度傳感器外推測(cè)試技術(shù)研究.pdf

1、溫度在科研和生產(chǎn)中是一個(gè)十分重要的物理量。在航空、航天發(fā)動(dòng)機(jī)、核爆和化爆試驗(yàn)測(cè)試中，有許多研究對(duì)象需要測(cè)量的是幅值高，變化快的瞬態(tài)高溫，測(cè)量條件非常惡劣，技術(shù)難度很高，特別是在許多場(chǎng)合試驗(yàn)成本很高，對(duì)系統(tǒng)的可靠性和數(shù)據(jù)的捕獲率有很高的要求。這種特殊環(huán)境下的溫度測(cè)試，目前尚無成熟的技術(shù)。 利用基于普朗克黑體輻射定律的藍(lán)寶石黑體腔光纖傳感器是測(cè)量這類溫度的有效方法。但傳感器的溫度測(cè)量上限受限于藍(lán)寶石熔點(diǎn)，為了拓寬瞬態(tài)溫度測(cè)量范圍，必

2、須要有相應(yīng)的測(cè)試?yán)碚撆c技術(shù)措施。外推法目的就是為了解決這個(gè)問題。采用外推方法后，儀器只要記錄下黑體腔內(nèi)部幅度較低、變化較慢的溫度，然后用外推方法外推出表面測(cè)試點(diǎn)的溫度，即為要測(cè)試的瞬態(tài)高溫。 通過分析藍(lán)寶石光纖黑體腔的導(dǎo)熱規(guī)律建立瞬態(tài)受熱的黑體腔外推模型，利用分析外推法、分離變量法和有限差分法三種方法對(duì)外推模型進(jìn)行求解，從求解難易程度、可行性、精確性等方面分析比較了此三種方法。 黑體腔外推模型建立及求解以后，對(duì)模型的可靠

3、性和精準(zhǔn)度的確定是首要問題。模型的好壞可以通過兩方面來驗(yàn)證，首先在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行驗(yàn)證性實(shí)測(cè)，通過對(duì)外推結(jié)果和黑體腔表面實(shí)際溫度的比較來分析模型的可靠性。然后利用有限元分析軟件ANSYS在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行黑體腔的瞬態(tài)傳熱仿真分析，得出黑體腔在瞬態(tài)高溫下的傳熱過程，記錄其仿真結(jié)果，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)外推模型的反面驗(yàn)證。通過比較兩方面的一致程度對(duì)模型的準(zhǔn)確性進(jìn)行評(píng)估。在本文的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證中經(jīng)外推法計(jì)算得到的黑體腔表面溫度和紅外測(cè)溫儀測(cè)得的表面溫度一致性較好，結(jié)