基于辐射加热源的材料高温发射率测量方法

材料高温辐射特性参数是量化研究热输运过程中的基本参数。本文将高能流太阳能聚集模拟器引入到材料高温发射率测量中,利用高能流太阳能聚集模拟器产生的可见光及近红外光谱辐射直接对样品进行加热,建立了材料中红外波段的高温发射率测量方法,避免了常规测量中封装窗口及高温炉体自身光谱辐射对测量的影响。基于该方法,采用红外热像仪、FTIR光谱仪等设备,搭建了实验平台,理论上可实现1700 K以内的样品发射率测量。采用该装置对某型钢进行了实验测量,获得了材料7~25μm波段内不同温度下的发射率曲线。     

一种测量高温中间包的蓝宝石光纤温度计

介绍了一种测量高温的蓝宝石光纤温度计.蓝宝石单晶光纤由于其极好的高温物理化学性能,适用于高温下光纤测温应用,可用作辐射型光纤温度传感器.蓝宝石光纤温度计采用激光加热小基座法生长出端部掺Cr3+的蓝宝石光纤荧光温度传感头.用激光加热小基座,把对荧光有温度反应的材料如红宝石晶体光纤生长在蓝宝石光纤上,制成具有结构紧凑,耐高温,功能稳定的传感探头.通过荧光寿命的检测,可以测量所对应的温度.根据表面温度,可以依据温度场得到内部温度,用于测量连铸炉中的中间包钢水温度,并给出了温度计的实验系统以及原始实验数据.实验数据表明,此结果精度高,可实现非接触测量.     

一种测量高温中间包的蓝宝石光纤温度计

介绍了一种测量高温的蓝宝石光纤温度计.蓝宝石单晶光纤由于其极好的高温物理化学性能,适用于高温下光纤测温应用,可用作辐射型光纤温度传感器.蓝宝石光纤温度计采用激光加热小基座法生长出端部掺Cr3+的蓝宝石光纤荧光温度传感头.用激光加热小基座,把对荧光有温度反应的材料如红宝石晶体光纤生长在蓝宝石光纤上,制成具有结构紧凑,耐高温,功能稳定的传感探头.通过荧光寿命的检测,可以测量所对应的温度.根据表面温度,可以依据温度场得到内部温度,用于测量连铸炉中的中间包钢水温度,并给出了温度计的实验系统以及原始实验数据.实验数据表明,此结果精度高,可实现非接触测量.     

基于辐射光谱法的高温颗粒辐射传热参数在线测量方法研究（英文）

针对在高温燃烧环境中的颗粒辐射传热问题,基于普朗克辐射定律,提出了用于高温颗粒辐射传热参数在线测量的辐射光谱法,根据高温颗粒可见波段辐射光谱随波长变化情况,通过参数拟合方法直接获得颗粒温度及辐射强度等辐射传热参数。为验证该方法测量准确性,搭建了高温黑体炉辐射测量系统,实验测量结果显示:温度测量值与设定温度相对偏差小于3%;辐射强度测量值与理论计算值相对偏差小于5%。以此为基础,设计了应用于高温燃烧环境下的颗粒辐射传热参数测量的水冷结构探针,并利用该探针开展了高温燃烧环境气固两相流200～1 100nm波段辐射光谱测量,基于上述方法,直接获得了高温颗粒温度、辐射强度等辐射传热参数沿截面分布情况,有效剥离了高温气体对流传热的影响,为高温颗粒辐射传热研究提供数据支撑。     

基于辐射光谱法的高温颗粒辐射传热参数在线测量方法研究

针对在高温燃烧环境中的颗粒辐射传热问题,基于普朗克辐射定律,提出了用于高温颗粒辐射传热参数在线测量的辐射光谱法,根据高温颗粒可见波段辐射光谱随波长变化情况,通过参数拟合方法直接获得颗粒温度及辐射强度等辐射传热参数。为验证该方法测量准确性,搭建了高温黑体炉辐射测量系统,实验测量结果显示：温度测量值与设定温度相对偏差小于3%;辐射强度测量值与理论计算值相对偏差小于5%。以此为基础,设计了应用于高温燃烧环境下的颗粒辐射传热参数测量的水冷结构探针,并利用该探针开展了高温燃烧环境气固两相流200～1 100 nm波段辐射光谱测量,基于上述方法,直接获得了高温颗粒温度、辐射强度等辐射传热参数沿截面分布情况,有效剥离了高温气体对流传热的影响,为高温颗粒辐射传热研究提供数据支撑。     

强磁场下电容温度计的磁效应研究

在温度低至0.3K,磁场强度最高达到20T的条件下,对微晶玻璃电容温度计(Lakeshore CS-501GR)的电容值随磁场变化行为进行了测量.研究发现电容温度计的电容值随着磁场变化表现出一个非单调的磁场依赖关系,而且在温度越低的情况下,这种依赖关系越明显;显然,对于一个需要高灵敏度的温度计来说,这个明显的磁场效应在低温情况下是不能忽视的.     

关于温度计的几个问题

 温度计是测量温度的仪器,测量温度是通过观察随着温度变化的某种客观物理量来实现的。所选取的物理量可以是各种各样的,如固体的线度、液体的饱和气压、半导体的电阻率、被测对象的热辐射。中学物理教学中常用的温度计是玻璃液体温度计,它利用液体(测温工质)的体膨胀测量温度。但是贮存液体的玻璃泡也会膨胀,因而测温工质与玻璃的体胀系数β差别越大,温度计就越灵敏。比如水银温度计,体胀系数β=0.182×10^-3℃^-1。玻璃的体胀系数β的范围是(8～10)×10^-6℃^-1>。可见,我们使用水银温度计时,系统误差很小,测量就精确。     

基于光谱发射率函数基形式不变的辐射测温技术

近年来,随着国防、工业、科技等领域飞速发展,无论是对于军用动力发射系统还是对于民用钢铁冶炼以及高科技新兴产业,辐射温度测量都具有重要意义。尤其在温度极高且伴随着瞬态测温(小于1 μs)需求的场合,多光谱辐射测温法被广泛运用。多光谱辐射测温法是通过选取被测目标多个特征波长,测量特征波长的辐射信息,再假设发射率与波长相关的数学模型,最终求解得到辐射温度。目前,利用该方法实际测温时,光谱发射率都采用固定的假设数学模型,而针对目标在不同温度状态下,该固定模型则无法进行自适应变化。同样,在不同温度下,如何解算最终的发射率和辐射温度也没有普适性的方法。基于普朗克黑体辐射定律,提出一种被测目标在不同温度下光谱发射率函数基形式不变的思想,简称发射率函数基形式不变法。通过该方法,发射率模型可以根据物体在不同温度状态下,函数系数动态改变来进行自适应变化。同时对于如何解算最终的发射率和辐射温度也相应提出了普适性的方法。通过大量仿真验证以及实际测量光谱辐射照度标准灯和溴钨灯温度实验,证明本文提出的方法比现有的光谱发射率处理方法更加简单实用并且能够有效地提高光谱发射率的计算精度,从而提高辐射温度测量精度。同时具有实用性好、应用广泛等特点。     

利用荧光技术的温度计

<正> 英国的Micron 技术有限公司研制出一种有四个通道的自校准工业用温度计。这种温度计应用了荧光测温技术,即一种利用某种稀土元素磷的荧光辐射强度的比率来进行温度测量的光学技术。该温度计的测量精度为0.1℃。使用的光纤     

高温二氧化碳气体红外辐射实验研究

主要介绍了依托高频等离子体风洞建立的高温气体辐射测量平台,并在此平台上开展了高温二氧化碳气体红外辐射实验测量。介绍了高频等离子体风洞的运行原理、流场特性及工作介质;介绍了实验测量的条件、装置、标定、数据处理方法和结果分析;通过自建的高温气体发射光谱测量平台实验测量了二氧化碳气体在1 500～3 000 K范围内4个温度点的红外发射光谱;介绍了Abel变换在测量二氧化碳气体红外辐射空间分布中的应用,通过Abel变换获得了高温下二氧化碳气体红外辐射的空间分布结果; 分析了高温二氧化碳气体在4.3 μm附近的红外辐射的强度及其中心波长随温度变化的分布,得到了发射峰中心波长随温度的升高向长波方向展开的结果,并与文献结果进行了对比分析。     

渗碳玻璃温度计在强磁场中的温度测量

在3.4—20K温度范围测量了渗碳玻璃湿度计0—7T的磁阻,给出了4.25—20K之间磁场引起电阻的相对变化公式,并对实验结果进行了比较。给出了不同温度下磁场引起的渗碳玻璃温度计的相对误差曲线。     

Pt1000温度计在HTS电流引线失冷实验中的应用研究

首先对Pt1000温度计在20K到室温范围的温度进行校准,进而应用在ITER高温超导电流引线超导模件分流器安全性能实验研究中,实现低温到室温的测量和控制。实验和测量结果表明:Pt1000温度计在20K~70K的误差一般小于1K,完全可以代替Cernox温度计用于ITER高温超导电流引线超导模件分流器的安全性研究中,能够大大降低其实验测试费用。     

超导金属玻璃Zr_(66.7)Ni_(33.3)的结构弛豫、结晶化和上临界磁场

测量了一系列作等时热处理的超导金属玻璃Zr(66.7)Ni_(33.33)的上临界磁场H_(c_2)(T)及其转变宽度△H_(c2)(T)。发现:在结构弛豫阶段,H_(c2)(T)、△H_(cz)均随热处理温度T_a的增高而线性地下降;在结晶化阶段,从_(c2)与T_α则里指数规律变化。作者改进并推广了Gibbs的结构弛豫理论,使之适用于包括结构弛豫和结晶化的全过程,理论与实验结果符合很好。     

电子玻璃料滴表面温度测量

应用TVS－2200型热成像系统测量电子玻璃料滴表面的辐射温度．由于玻璃料滴呈圆柱形因此在计算料满表面真实温度时要进行料滴表面发射率和角系数的修正。测试结果证明用热成像系统测量料满表面温度是十分有效的。     

激光脉宽对谐波频移和振幅强度的影响

数值研究了激光脉宽对H_2~+和T_2~+谐波辐射的影响.计算结果表明:(i)对于谐波频移现象:在少周期激光场下,H_2~+和T_2~+谐波辐射呈现红移.随着激光脉宽增大,H_2~+谐波辐射呈现蓝移; T_2~+谐波辐射红移减弱.(ii)对于谐波振幅强度:H_2~+和T_2~+谐波辐射强度会随着激光脉宽增大而增强.但是,在少周期激光场下,H_2~+谐波截至能量附近的强度要大于T_2~+.在多周期激光场下,T_2~+谐波截至能量附近的强度要大于H_2~+.     

激波管壁AlO自由基B~2∑~+-X~2∑~+和C~2∏_r-X~2∑~+带系辐射光谱的研究

爆轰驱动过程中产生的高温高压气流对铝质膜片、激波管壁产生烧蚀和冲刷作用,以致激波管壁、端盖上附有氧化铝等杂质,而高温下AlO自由基在气体分子的高速碰撞下被激发并产生强烈的辐射,从而干扰了高温气体辐射光谱的分析.用爆轰驱动加热技术将空气加热到4 000～7 000 K,利用多通道光学分析仪对AlO自由基辐射光谱进行分析,实验发现在460～530 nm波长范围内有多支辐射非常强烈的AlO自由基B~2∑~+-X~2∑~+(T_(00)=20 689 cm~(-1))带系辐射谱带,且每支谱带都由多个带头组成,带头间隔约为2 mn,带头处于高频位置并向低频方向伸延.通过实验与理论计算相结合,重点分析了AlO自由基B~2∑~+-X~2∑~+带系辐射光谱的结构特征.AlO自由基C~2∏_r-X~2∑~+(T_(00)=33 047 cm~(-1))带系辐射光谱处于270～335 nm波长范围内,其辐射强度相对于B~2∑~+-X~2∑~+带系较弱,并且与OH基A~2∑~+-X~2∏(T_(00)=32 682 cm~(-1))带系辐射光谱互相干扰而难以分辨,对该波段高温空气的辐射光谱分析产生不利的影响.     

基于黑体辐射感温薄膜的瞬态高温传感器的设计

针对瞬态高温的测量难题,采用辐射式测温技术和接触式测温技术有机结合的方法,设计了由黑体辐射温度敏感体、圆柱状高强度金属外壳以及壳内信号调理电路构成的瞬态高温测量装置。通过对感温薄膜特殊材料的恰当选取以及整体结构的合理设计,并利用ANSYS软件对其黑体感温薄膜进行了瞬态高温热传导分析。分析表明,施加的温度载荷为2 000 ℃、2 500 ℃、3 000 ℃时,此温度传感器响应时间分别为487.001 s、545.001 s、590.001 s,能够克服传统瞬态温度传感器体积大、响应慢、安装不方便以及易受恶劣环境因素影响等不足,在测温技术领域具有良好的应用价值。     

石英窗口太阳能吸热腔热转换特性研究

建立了具有石英窗口的太阳能高温吸热器的能量传递与转换模型,采用谱带辐射传递因子描述太阳光与热辐射能束的传输特性。结合谱带模型,通过蒙特卡洛射线踪迹法模拟,得到谱带辐射传递因子。在此基础上,分析了太阳能高温吸热器的热转换特性,考察了石英窗口的光学性能参数与吸热芯温度分布对太阳能高温热转换的影响,获得了对太阳能高温吸热腔设计有参考价值的结果。     

燃烧室出口辐射对气膜冷却传热影响研究

燃气轮机高温透平中包含对流/导热/辐射等复杂传热现象。本文依托高温流热固耦合实验台,提出燃烧室与透平联合计算的方法,采用数值模拟和实验对比的方式分析了平板气膜冷却的对流/导热/辐射传热特性。同时研究了不同燃气吸收系数以及不同进口辐射条件对于平板气膜冷却的表面温度分布的影响。结果表明:辐射传热是燃气轮机首级高温叶片传热特性的重要影响因素,辐射传热使得实验平板温度抬升50～70 K,燃烧室/透平联合计算方法有效地分析了燃烧室出口辐射强度对高温平板气膜冷却辐射传热的影响;高温燃气辐射特性对于平板温度分布具有明显影响。     

演示温度計

很多课堂演示实验需要读取温度,可是用通常的玻璃毛细管温度计作演示实验时,由于玻璃杆温度计的刻度细而密,所以即使坐在前几排的同学,也很难看清温度计的读数究竟如何变化,这样就严重地影响了演示效果。此外,在一些个别实验中,还表现出它的另外一些缺点,例如,在测量试管底部的萘在熔解和凝固前后的温度变化时,如果插入的温度计占了很大的部分,显然很不适当;至于测量形状凹凸不平的物体内部的温度,玻杆温度计就更难以胜任;又如,在热辐射现象中观察热量的微小变化时,