一种利用激光及热电器件的实时测温系统的测温精度

基于Kirchhoff定律，利用半导体激光器及钽酸锂热释电探测器设计了一种实用化的实时测温系统。从反射辐射对该测温系统测温精度的影响出发，讨论了水冷遮蔽板的相对尺寸(即H/R之值)与测温不确定度的关系，并确定了H/R之值；从波长对该测温系统测温精度的影响出发，并结合系统的测温灵敏度、探测器的温度分辨率及大气的透射窗口和温度的标准差等的研究结果，确定了系统的工作波长；总结了影响该实时测温系统测温不确定度的5种原因，结合光路中的外界干扰对该测温系统测温精度的影响，对该测温系统的测温精度及系统的测温不确定度进行了简要的分析。实验表明，在400-1200℃测温范围内，系统的测温不确定度优于0．3％。     

辐照碳化硅测温晶体温度标定试验感温过程分析研究

辐照碳化硅测温晶体是航空发动机研制过程中热端旋转部件温度测量的重要方法，其测量精度依赖于对其温度-缺陷浓度响应关系的精准标定，标定过程可分为温度标定试验、晶体缺陷表征测量、标定曲线建立3个阶段。温度标定试验中，温度场的波动、测温晶体与测温热电偶感温偏差以及非理想因素导致的传热是辐照晶体技术测量误差的重要来源。利用实验和数值方法，研究了辐照测温晶体在温度标定试验过程中不同阶段下主导的传热传质过程，分析了支杆材料的热物理参数、温度过冲以及准热平衡状态下的温度扰动对于测温晶体感温的影响，结果发现测量误差主要由辐射场在轴向方向的不均匀分布所导致，最后对支杆的材料和结构设计提出了相应的改进方案。     

基于柔性电阻式温度传感器的GIS无线测温系统

该文设计并开发一种针对气体绝缘开关设备(gas insulated switchgear,GIS)的无线测温系统,可对GIS设备的外壳温度进行分布式测量。该测温系统基于柔性铜电阻温度传感器,通过将铜电阻沉积于柔性衬底之上并刻蚀实现。测温系统由沿GIS外壳筒壁周向分布的柔性传感器阵列构成,可良好适应GIS圆柱状外壳曲率并实现分布式温度测量。搭建GIS模拟温升平台对柔性温度传感器和测温系统进行表征,测量温度值与传感器阻值的关系,并对低温区域的非线性特性进行补偿,研究传感器测温区域内的温度分布与变化对传感器性能的影响。结果表明,该传感器可在30～150℃的外壳温度变化区间内实现线性输出,灵敏度约为0.19Ω/℃,能够实现GIS设备外壳温度的分布式测温。     

热电偶温度自动测量及预测系统研制

在利用热电偶对石油、石化等场所的设备进行温度测量时,由于某些测试环境的特殊性,这就要求热电偶对测温点进行"瞬态"测量,而热电偶的热接点由于受热惯性的影响,短时间很难对测温点进行准确测量.考虑到热电偶测温的阶跃响应特性,利用计算机及A/D转换装置研制了热电偶温度自动监测系统并编制了温度测试系统"预测"软件,在对部分采样的数据进行线性回归后,可实现对温度信号的自动采集及对测量值的跟踪"预测",缩短了测试时间并降低了测试强度.     

异形竖板传热元件壁面温度的精确测量

结合异形竖板降膜蒸发器，研究了异形竖板传热元件壁面温度的测量方法。从整个测温系统入手，分别阐述了测温元件的选择、热电偶的焊接及敷设等方法；并给出一种测量非等温场望面平均温度时，对称互补式热电偶敷设的新方法。达到了准确测量壁面温度的目的，对异形竖板降膜蒸发器的传热理论研究具有重要的意义。     

基于相机的光反射热成像误差分析

光反射测温过程主要包括CTR校准和温度测量两大步骤,涉及诸多测量量和影响因素。针对基于相机的光反射显微热成像系统,对CTR校准过程和温度测量过程中的各测量量对测温结果的误差贡献进行分析,同时还分析了相机读数的固定偏置项以及光源和相机响应度漂移对测温结果的误差贡献。基于分析结果,结合典型参数开展了估算和讨论,可为基于相机光反射测温系统的设计、组建和应用提供有益参考。     

低温冻土导热系数测定仪的设计与研制

冻土导热系数的测定对于研究冻土热物理性质、土体冻胀特性有着重要作用。本文将介绍低温冻土导热系数测定仪，包括其低温冷水域系统、制冷系统、温控系统、测温系统及数据采集系统的设计与研制。导热系数测量的关键在于温度的测量与控制，本装置利用比例积分微分（PID）调节原理，通过控制冷水域水箱内的加热管来调节冷液温度，保证其恒温精度要求。温度数据通过数据采集仪采集，并利用算术平均滤波法对结果进行处理。     

真空低温环境下的光纤分布式测温方法

传统的温度测量手段为点式测温,为解决真空环境下温度场分布测量存在的困难,基于激光在光纤中传播的拉曼散射效应和光时域反射技术,搭建分布式光纤拉曼测温系统,实现线式测温;根据空间环境设备内温度场的特点,研究了传感光纤的选用以及敷设方式、光纤穿罐法兰连接方式。通过在空间环境设备内长时间连续的温度测量,结果表明,分布式光纤拉曼测温系统能够长期工作在真空低温环境下,性能稳定,能反映出环境设备热沉上的温度分布状况,测量精度满足工程要求。     

温度计的热响应时间对动态测温的影响

基于导热模型分析了真空环境下使用陶瓷封装的铑铁温度计测量固体表面或内部温度的热响应时间,并进一步分析了在动态测温中,温度计的热响应时间对测量的影响。分析计算结果及实验表明,在动态测温中,热响应时间会使温度计测得的温度波动幅值小于被测温度,并且热响应时间越大,测得的温度波动幅值越小。     

一种采用热电器件的实用化双波长高精度光纤测温仪

介绍了一种利用钽酸锂热释电探测器的光纤比色测温仪。该仪器由光学接收系统、信号放大与处理系、统及显示系统三部分组成。从单个探测器的温度分辨率与波长的关系、仪器的测温灵敏度、相对测温灵敏度与波长和被测温度的关系以及大气对红外辐射的光谱透射特性等出发,优化设计了系统的工作波长;从光学器件的制作、温度的测量过程、温度的测量方法和电路的噪声分析等出发,分析了影响仪器测温精度的多种因素。     

激光偏角测量技术研究

介绍一种采用激光测量反射镜偏角的方法 ,它适合于光学系统装配时的测量。采用 CCD细分技术对成象光斑质心进行提取 ,提高了偏角测量精度 ,在 1 .2 5°的测量范围内 ,可以达到± 3″的测量精度     

一种用于线膨胀系数测量的高稳定性激光干涉系统

介绍了一种可以对材料长度变化进行测量的高稳定性双光程激光干涉系统,由于该干涉系统的测量光路和参考光路具有相似的传播路径,光程差仅由被测试样的长度引起,干涉系统具有较强的抵抗环境温度变化和振动等外界干扰的能力。通过平晶反射膜测量试验,对干涉系统的稳定性进行了验证,结果表明在6. 5 h内测量数据的标准偏差为4. 2 nm。该激光干涉系统可用于材料尺寸变化(如线膨胀系数)的高准确度测量。     

量热探针在热等离子射流测量中的应用

为了测量等离子射流的温度和速度,设计了量热探针测量系统,采用补偿式的量热法来测量热等离子体 的比焓得到热等离子体的温度;也可作为水冷皮托管来测量射流的动压头确定射流流速。系统采用Φ0.8 mm探 针实际测量最高温度达8515K。根据等离子喷枪的输入功率和热效率估算出喷枪出口处射流的温度和速度,与探 针的测量结果比较吻合。     

无引线温度测量模块设计

针对温度场测量中使用常规温度传感器引线不方便的缺点,设计了一套无引线温度测量模块。该模块具有测量精度高、无需引线、使用方便的特点。测量模块配接热电阻传感器,利用参考电阻比例测量技术,大大提高了测量稳定性。测量模块采用真空隔热蓄热技术,在-65~200℃温度范围内正常工作不少于2 h,可满足该温区真空试验罐、热压罐,或其他密闭试验装置、大空间实验装置等温度场均匀性测量的需求。     

基于特征点的光纤位置检测方法

介绍对光纤端部位置的非接触检测方法。以面阵CCD为传感器,检测光纤端部出射光斑,采用“重心法”提取光斑的特征点表征光纤的位置。着重分析了光源稳定性、CCD性能、AD采样位数对测量结果稳定性的影响。实验表明,基于特征点对光纤端部检测,重复精度达到0.7%的CCD像素,系统具有良好的稳定性。     

温度应变同时测量的光纤光栅系统的研究

为了同时传感温度和应变,在同一根光纤的两个不同地方写入相同的Bragg光栅,设计制成一种特殊机构的传感系统。由于测量结构特殊,两处光纤光栅的反射峰具有成比例的应变响应系数和不同的温度响应,测出温度后,应变也同时算出。实际测量表明,该系统结构简单,测量精度高,能进行实时测量。     

电站锅炉炉膛温度测量技术发展

该文介绍热电偶测温、CO2红外光谱测温、光纤测温、辐射能测温、声波测温等温度测量方法的原理及其所存在的问题,分析一种基于激光吸收光谱的炉膛测温技术及其系统构成。在某电厂的应用表明,基于激光吸收光谱的测温系统能够对炉膛温度场进行比较精确的测量。测量结果可指导操作人员通过调节相应的二次风门开度等手段来调整锅炉燃烧,使煤粉在炉膛内燃烧均匀,温度场居中分布,从而有效地提高锅炉燃烧效率。     

用于滚筒流道温度测量的热敏电阻的实验研究

滚筒流道温度的准确计量是沥青拌和站自动控制的关键技术,以热敏电阻为检测元件,基于嵌入式控制核心开发了滚筒流道温度实时测量系统。构建了热敏电阻非线性温度补偿模型,基于粒子群算法对热敏电阻的温度特性进行了非线性补偿,消除了测量温度的非线性误差。分别针对红外、热电阻和热敏电阻对滚筒流道温度进行了对比实验研究。现场实验结果表明,基于热敏电阻的温度测量系统能减小粉尘和热惯性的影响,满足滚筒流道温度实时智能控制的需求,提高沥青拌和料的性能。     

六通道瞬态光学高温计

六通道瞬态光学高温计是在可见光和近红外光谱范围内 ,把光源的热辐射取出六个波段进行测量。每个波段信号通过各自的光纤传输、光电倍增管探测和记录仪器记录。系统的时间分辨率小于 30 ns,冲击温度测量范围为 2 30 0～ 90 0 0 K,测量误差小于 5 % ,给出了以碘化钠、硝基甲烷和空气为样品的若干实验结果     

Electron-phonon interaction model and prediction of thermal energy transport in SOI transistor

An electron-phonon interaction model is proposed and applied to thermal transport in semiconductors at micro/nanoscales. The high electron energy induced by the electric field in a transistor is transferred to the phonon system through electron-phonon interaction in the high field region of the transistor. Due to this fact, a hot spot occurs, which is much smaller than the phonon mean free path in the Si-layer. The full phonon dispersion model based on the Boltzmann transport equation (BTE) with the relaxation time approximation is applied for the interactions among different phonon branches and different phonon frequencies. The Joule heating by the electron-phonon scattering is modeled through the intervalley and intravalley processes for silicon by introducing average electron energy. The simulation results are compared with those obtained by the full phonon dispersion model which treats the electron-phonon scattering as a volumetric heat source. The comparison shows that the peak temperature in the hot spot region is considerably higher and more localized than the previous results. The thermal characteristics of each phonon mode are useful to explain the above phenomena. The optical mode phonons of negligible group velocity obtain the highest energy density from electrons, and resides in the hot spot region without any contribution to heat transport, which results in a higher temperature in that region. Since the acoustic phonons with low group velocity show the higher energy density after electron-phonon scattering, they induce more localized heating near the hot spot region. The ballistic features are strongly observed when phonon-phonon scattering rates are lower than 4 x 10(10) S(-1).