强激光引起的固体材料的快速热应变的测量

介绍一种用温度自补偿电阻应变计测量激光引起的固体的快速热应变的方法,并对铝合金材料进行了实际测量。结果表明,用温度自补偿电阻应变计方法测量秒量级强激光辐照下固体材料的快速热应变是可行的。     

半导体桥等离子体温度的原子发射光谱法测量

半导体桥生成的等离子体由于温度高、尺度小、持续时间短等特点,对其温度的瞬态测量是个难题.本文采用高速数字存贮示波器应用原子发射光谱双谱线法对半导体桥等离子体温度进行了实时瞬态测量,并对在22μF电容下不同充电电压对半导体桥等离子体温度的影响进行了系统的研究,得到了22μF电容下等离子体最高温度与充电电压的关系式Tmax=700.6 115.2U.     

固体材料定向光谱发射率测量装置研究及误差分析

针对红外隐身材料光谱发射率测评的需要,提出一种基于能量法的发射率测量模型,并建立起固体材料定向光谱发射率测量装置,能实现温度范围50℃～300℃与光谱范围1.3μm～14.5μm的固体材料定向光谱发射率测量。通过对试样进行实测,得到不同样品在150℃和同一样品在不同温度下的光谱发射率曲线,得出该材料发射率随温度变化的结论。最后分析了样品同黑体温度不等引起的误差,给出温差为1℃和2℃时,发射率相对误差随温度与波长的分布曲线,以及不同黑体温度下3μm～5μm和8μm～14μm的平均相对误差值。     

低温下固体接触热阻与接触电阻的实验研究

在低温工程中,两个接触固体之间存在着接触热阻与接触电阻,将对低温实验中热量及电流的传输产生显著的影响,是进行低温下物性研究的关键。自行研制了一套可同步实现固体接触热阻和接触电阻的测量装置,该系统具有较高的精度,可实现外界力、温度等对接触热阻的测量,同时具备接触电阻的实时测量功能。在此基础上,开展了外界压力、温度、电流对接触热阻和接触电阻的实验研究。实验结果显示:随着压力的增大,接触热阻与接触电阻随之减小;低温下,随着温度的增大接触热阻与接触电阻增大,接触电阻增大的速率要比接触热阻快。温度平衡时,20mA范围内的电流变化对接触电阻的影响显著,对接触热阻影响非常小。当界面温度达到室温后,首次观测到接触热阻和接触电阻会随着温度的增大而减小。     

红外热波成像法测量固体材料热扩散率

本文通过采用连续激光调制对试样周期加热产生稳定的温度波动和红外扫描动态测温的红外热波成像法获得温度波动的相位和幅值分布，测量固体材料热扩散率。介绍了红外热波成像法的测量原理和实验系统，推导了热扩散率测量的相位法、幅值法和相位－幅值复合法。对不锈钢和纯镍试样的热扩散率进行了测试。测量结果表明，该方法具有较高的精度。     

固体火箭发动机羽流辐射光谱测温方法研究

固体火箭发动机羽流具有高温、高速与强辐射特征,羽流温度是发动机工作状态与性能的重要表征参数。准确测量固体火箭发动机羽流温度对了解发动机内部燃烧情况以及发动机综合性能具有重要的参考价值。随着激光与光谱学的发展,激光光谱技术逐步应用于固体推进剂燃烧及发动机羽流温度测量。辐射光谱测温法通过测量火焰辐射光谱来实现温度的非接触在线测量,具有测温范围宽、响应快及可靠性高等优点,可应用于固体火箭发动机羽流温度测量。在此提出了基于火焰辐射光谱的固体火箭发动机羽流温度测量方法,采用350～1 000 nm波段光纤光谱仪搭建了发动机羽流火焰辐射光谱测量系统,利用标准辐射黑体炉开展光谱仪响应系数标定,获得响应系数随波长的变化曲线,并以此用作羽流辐射光谱数据修正。之后将该测量系统应用于标准Φ118固体火箭发动机地面试验,开展典型12%铝质量含量推进剂发动机羽流辐射光谱实验测量,选取不同时刻羽流辐射光谱分析了发动机羽流辐射光谱特征,并利用双色法灰性判断原理对羽流火焰灰体特性进行讨论,验证在675～745 nm波段发动机羽流火焰辐射可近似认为灰体,该波段辐射率随波长变化最大相对偏差为4.01%,相对均方差为1.53%。因此,基于普朗克辐射定律开展辐射光谱拟合参数获得不同时刻羽流温度与辐射率参数,并讨论测量结果与发动机工作状态的关系。最后,开展12%,15%与19%铝质量含量的不同推进剂配方固体火箭发动机羽流辐射光谱测量,将辐射光谱法温度测量值与理论热力计算值进行比较,两者最大偏差值为5.40%,讨论了不同铝含量推进剂发动机羽流辐射光谱特征,并结合温度与辐射率测量结果,分析了固体推进剂铝含量对辐射光谱、羽流温度及辐射率的影响。通过固体火箭发动机羽流辐射光谱测温方法研究,为固体火箭发动机性能评估及推进剂配方优化等研究提供了有效的羽流参数测量手段。分析获得的推进剂铝含量对发动机羽流辐射光谱、温度及辐射率参数的影响,为降低固体发动机羽流特征信号提供了重要的实验数据支撑。     

固体火箭发动机羽流辐射光谱测温方法研究（英文）

固体火箭发动机羽流具有高温、高速与强辐射特征,羽流温度是发动机工作状态与性能的重要表征参数。准确测量固体火箭发动机羽流温度对了解发动机内部燃烧情况以及发动机综合性能具有重要的参考价值。随着激光与光谱学的发展,激光光谱技术逐步应用于固体推进剂燃烧及发动机羽流温度测量。辐射光谱测温法通过测量火焰辐射光谱来实现温度的非接触在线测量,具有测温范围宽、响应快及可靠性高等优点,可应用于固体火箭发动机羽流温度测量。在此提出了基于火焰辐射光谱的固体火箭发动机羽流温度测量方法,采用350～1 000 nm波段光纤光谱仪搭建了发动机羽流火焰辐射光谱测量系统,利用标准辐射黑体炉开展光谱仪响应系数标定,获得响应系数随波长的变化曲线,并以此用作羽流辐射光谱数据修正。之后将该测量系统应用于标准?118固体火箭发动机地面试验,开展典型12%铝质量含量推进剂发动机羽流辐射光谱实验测量,选取不同时刻羽流辐射光谱分析了发动机羽流辐射光谱特征,并利用双色法灰性判断原理对羽流火焰灰体特性进行讨论,验证在675～745 nm波段发动机羽流火焰辐射可近似认为灰体,该波段辐射率随波长变化最大相对偏差为4.01%,相对均方差为1.53%。因此,基于普朗克辐射定律开展辐射光谱拟合参数获得不同时刻羽流温度与辐射率参数,并讨论测量结果与发动机工作状态的关系。最后,开展12%, 15%与19%铝质量含量的不同推进剂配方固体火箭发动机羽流辐射光谱测量,将辐射光谱法温度测量值与理论热力计算值进行比较,两者最大偏差值为5.40%,讨论了不同铝含量推进剂发动机羽流辐射光谱特征,并结合温度与辐射率测量结果,分析了固体推进剂铝含量对辐射光谱、羽流温度及辐射率的影响。通过固体火箭发动机羽流辐射光谱测温方法研究,为固体火箭发动机性能评估及推进剂配方优化等研究提供了有效的羽流参数测量手段。分析获得的推进剂铝含量对发动机羽流辐射光谱、温度及辐射率参数的影响,为降低固体发动机羽流特征信号提供了重要的实验数据支撑。     

原子发射光谱双谱线法测量固体火箭发动机内燃气温度

发展了一种利用原子发射双谱线法，测试固体火箭发动机燃烧室内燃气温度的方法，设计了相应的测试系统。该方法利用石英光学纤维，将固体火箭发动机内高温高压燃气的光谱辐射信号传入测量系统；选用了两条波长间隔小的谱线，大大减少了光谱辐射率，光谱透射率等对光谱测量的影响，设计使用了耐压测量探头，保证在高压，强腐蚀条件下，系统的密封性和光的透过率，对装填有SQ－2推进剂的固体火箭发动机燃烧室内的气流温度进行了在线检测，测量时间分辨率可高达0．5μs。     

新型复合固体除湿材料的吸附和解吸性能研究

为实现固体除湿系统吸附材料的低温再生及提高吸附材料的除湿效率,制备了新型复合固体除湿材料。新型复合固体除湿材料是以陶瓷纤维为基质,运用MgCl2浸渍改性硅胶及CaCl2二次强化方法而形成的复合物,复合固体除湿材料中MgCl2和CaCl2浓度均为25%。通过恒温恒湿空调室实验研究温度、风速、湿度对MgCl2/CaCl2改性复合材料除湿性能及再生特性。实验表明:在温度20℃、湿度70%条件下,复合固体除湿材料除湿量可达161 mg/g,是未改性除湿材料的3.2倍,是单一改性除湿材料的1.3倍;当系统平衡时,其除湿速率分别是未改性除湿材料的6.1倍,是单一改性除湿材料的2.6倍。除湿材料的平衡吸附量和吸附速率均与相对湿度成正比,与温度成反比;且风速在0.5 m/s条件时具有最大的除湿量。同时,在约70℃较低的脱附温度,8 min可脱附≥90%的总吸附水量,每1 g吸附剂可脱附水量高达145 mg;脱附再生6次后,除湿量依然较高为138 mg/g,且基本不再变化。     

实验室固体纵波幅值温变特性研究

利用超声衰减特性对材料进行无损检测具有重要意义,但当系统温度变化时由于受到诸多因素影响,超声幅值检测存在较大的误差。为了较为准确地研究纵波幅值温变特性,本文设计了一套利用温差热电偶测量样品温度,且在试样温度变化时,仍能使探头温度保持相对稳定和两端压力恒定的装置,在确保各种实验操作细节的基础上,研究温度对探头性能的影响,并得出了固体中超声纵波衰减随着温度的升高而增大的实验结论。     

材料变温电导测量系统

针对合金材料在温度变化过程中电导率的变化引起性能改变问题,为此,设计了一套材料电导率测量系统.通过简单的操作就能测量从常温到低温下的材料电导率,并实现数据的显示、保存、打印和网络传输等功能.该系统利用温度校正方法,消除了温度变化给电导率引起的测量误差.该系统具有较高的测量精度,可广泛应用于不同材料的电导率测量.     

基于电阻应变片的低温应变测量方法研究

超导磁体在降温及通电情况下将受到热及电磁应力,拟采用电阻应变片测量CFETR CS模型线圈在降温及通电过程中产生的应变。为了修正温度和磁场对电阻应变片的影响,采用惠斯通电桥法补偿应变片由于温度及磁场引起的偏差,并实际测量了316L不锈钢样品从室温降到液氦温度的热收缩值,测量结果与ITER数据库数值进行了对比、分析,并研究了磁场对应变测量信号的影响,结果表明惠斯通电桥法能够修正温度和磁场对应变测量的影响,并达到测量的精度要求,可以用于CFETR CS模型线圈的应变测量。     

被动式FTIR遥感掺纳米材料固体推进剂的燃烧火焰温度

应用被动式遥感FTIR,分别对掺入纳米级金属氧化物、掺入同种材料普通金属氧化物及无掺入物的固体推进剂的燃烧火焰温度进行了测量。固体推进剂的主要成分为硝化棉和硝化甘油。掺加物分别为6 nm CuO,56 nm Fe₂O₃,16 nm NiO粒子及相应的普通金属氧化物。FTIR仪器分辨率为1 cm-1。利用燃烧产物中H₂O分子在2.75 μm处的基带发射光谱精细结构,根据分子转振光谱测温法,计算出燃烧火焰温度。结果表明,掺有纳米级CuO,Fe₂O₃和NiO粒子的固体推进剂的燃烧火焰温度分别为3 089,3 193和3 183 K,此温度与掺入同种材料的普通金属氧化物和无掺入物的固体推进剂的燃烧火焰温度无明显差别。     

利用辐射光谱法在线测量固体火箭推进剂燃烧温度

针对固体火箭发动机恶劣环境下的高温燃烧测量问题,提出了利用辐射光谱法来开展固体火箭推进剂燃烧温度在线测量的方法,采用200～1 100 nm光纤光谱仪测量了高压实验燃烧器下固体火箭推进剂燃烧火焰辐射光谱,总结了其光谱特性,并基于普朗克定律和光谱拟合方法获得了相应的推进剂燃烧温度,这对固体火箭推进剂燃烧诊断与燃烧机理研究具有重要的参考价值。     

硅桥红外辐射单元温度的显微拉曼测定

本文采用显微拉曼光谱实验的方法对红外目标模拟器中的重掺杂Si电阻微桥单元进行了绝对温度的测量 ,并根据斯托克斯与反斯托克斯强度与温度关系以及Raman峰位移动与温度依赖关系两种方法确定温度 ,保证了所测温度的可靠性。针对Si桥建立相应的Raman模型 ,选择合适的物理参数 ,最终得到了反映Si桥工作特性的电流 -温度关系。此外 ,通过对Si桥的空间分辨的测量实验 ,得到了Si桥上的温度分布状况 ,对了解其电阻、热导及氧化等特性十分有用。所有结果表明该方法是器件优化的有效途径。     

红外光学材料折射率温度系数测量装置

本文介绍一台红外光学材料折射率温度系数测量装置。该装置是由温控系统、精密测角系统、光学系统和电器控制系统等组成的一台高精度全自动化测量系统，采用改进的自准直法测量折射率温度系数值。该装置达到的主要技术指标：工作波长为2～12μm，温度范围为-50～150℃，测量不确定度为3%，可满足各种红外光学材料折射率温度系数测量的要求。利用该装置对红外材料锗折射率温度系数值进行了测量，并对测量数据进行了报道。     

冲击状态下仍透明材料的冲击温度测量

 在对冲击作用下界面热传导特性进行分析的基础上,提出了一种在透明材料前加一高发射率特殊填层材料,通过其与透明材料的热平衡温度来确定透明材料的冲击温度的测量方法,并对氯化钠单晶在41 GPa压力下的冲击温度进行了测量。初步实验结果表明,用这种方法测量透明材料的冲击温度是可行的。     

利用辐射光谱法在线测量固体火箭推进剂燃烧温度（英文）

针对固体火箭发动机恶劣环境下的高温燃烧测量问题,提出了利用辐射光谱法来开展固体火箭推进剂燃烧温度在线测量的方法,采用200～1 100nm光纤光谱仪测量了高压实验燃烧器下固体火箭推进剂燃烧火焰辐射光谱,总结了其光谱特性,并基于普朗克定律和光谱拟合方法获得了相应的推进剂燃烧温度,这对固体火箭推进剂燃烧诊断与燃烧机理研究具有重要的参考价值。     

LED正向压降随温度的变化关系研究

分析了LED正向压降随温度变化的物理机理,建立了恒流驱动下正向压降随温度的变化系数测试系统对不同材料、不同发射波长的LED电压随温度变化系数进行了系统的实验研究,利用最小二乘法对实验数据进行了线性拟合,得到了不同发射波长的AlGaInP、InGaN材料LED的电压随温度变化系数,对超高亮度LED、功率型LED器件及系统的热工参数测量积累了的重要数据.     

利用超声测量动态力

振动机器作用在底座上的动态力由于种种原因测量往往是困难的或不可能的。本文提出一种利用超声测量这种动态力的新方法。超声方法已广泛用于测量结构材料的应力状态或弹性常数等。本方法最显著的特点是测量底座和振动机器间相互作用区所产生力的积分动态分量,其原理是基于固体中弹性波的非共振参量相互作用,它是在高频波被一低频形变场相位调制时出现的一种效应。利用机器在底座上力作用的一个模型,可以获得一些方程,方程给出了探测底座的弹性波的相位变化作为作用力动态分量的函数。