[科普中国]-表面高温计

测量材料表面温度的温度计。

在防热材料烧蚀试验中,材料表面浸渍在高压、高温的气流中,表面上所发生的现象几乎都和表面温度有关,表面温度的测量精度严重地影响理论计算和试验结果的分析。

制了一台七波长高温计,最近已用于防热材料烧蚀试验,第一次取得了材料表面温度和光谱发射率数据,证明这种高温计是可行的。

简介在防热材料烧蚀试验中,材料表面浸渍在高压、高温的气流中,表面上所发生的现象几乎都和表面温度有关,表面温度的测量精度严重地影响理论计算和试验结果的分析。由于烧蚀环境的复杂性,一般只能采用非接触的辐射学方法来测量材料表面温度。最常用的,如比色法、亮温法等,但这些方法只能给出色温、亮温,和材料表面真实温度的差值随材料表面辐射特性的不同而不同。

材料表面的辐射特性是材料表面温度、材料表面的化学成份、物理特性、以及所处的环境的函数。因此,它既很难测量,而且测量值没有通用性。这就要求在测量材料表面温度的同时测出材料表面的辐射特性。1

七波长高温计简介七波长高温计是MSTC一E16多光谱高温计的组成部分之一。图1给出了七波长高温计的原理方框图。

卡塞格林望远镜将材料表面成象在入射小孔盘(2)上。人射小孔盘圆周上加工有六个小孔,最小的有效直径为0.82毫米。选择小孔就可以限制被测表面元的大小。进人小孔的辐射经镜(3)准直,通过干涉滤光片组(4)、减光玻璃`片(5),达到GDB一239型光电倍增管(6)的阴极灵敏面上。干涉滤光片组(4)装在转盘的圆周上,转盘用同步电机驱动。滤光片的峰值波长为4970埃、5990埃、6510埃、6990埃、5010埃、名990埃、9978埃。减光玻璃片(5)采用与被测对象的光谱分布、光电倍增管的光谱灵敏度相匹配的玻璃片,既起到了压缩光电倍增管阳极输出的动态范围,也起到了使光电倍增管运行在线性区的作用。与原论证方案中采用对数放大器相比,还提高了系统精度。因为对数放大器受对数元件的影响,目前只能达到1%的精度。光电倍增管输出的讯号经前置放大、主放大,最后由电子示波器显示,照相机拍照记录。

这台高温计的讯号周期为10毫秒,它隐含着一个假设,即在10毫秒内,材料表面温度和辐射特性是不变的。测量结果证明,这个假设是正确的。当烧蚀处于稳态时,周期间的讯号变化不大。1

本词条内容贡献者为:

李斌 - 副教授 - 西南大学