500℃以下工作用辐射温度计校准结果示值修正方法探讨

我国对工作用辐射温度计的校准使用《500℃以下工作用辐射温度计检定规程》和《工作用辐射温度计检定规程》，两本规程分别适用于温度范围在500℃以下和300～2200℃的工作用辐射温度计的检定。两本规程都规定，在检定过程中，对于温度计有发射率修正和调节功能的，应将发射率设置为1或将发射率设置为与辐射源靶面的有效发射率相同的数值。在实际工作中，很多工作用辐射温度计的发射率没有调节功能，恒为0．95，有的甚至没有标明发射率是多少，而一般计量部门的标准辐射源的发射率都为1．00。     

辐射温度计标定误差分析

本文通过理论分析和实验,建立了标准辐射温度计和被检辐射温度计因工作波长不同而产生的标定误差公式,通过几种典型黑体空腹温度分布的测量及有效发射率的计算,讨论了分别以标准辐射温度计和接触温度计校准被检辐射温度计时误差及其走向。     

浴式黑体辐射源校准方法研究

介绍了几种典型的浴式黑体辐射源,并详细说明了校准方法。校准过程包括恒温槽内工作区域划定、介质温度测量、黑体腔有效发射率评估、辐射温度有效发射率修正等步骤。最终给出了浴式黑体辐射源的校准结果,并进行了不确定度评定。     

四色温度计

介绍了１种多色温度计实现的方法。目标表面发射率的未知性和多变性是影响辐射温度示值准确性的主要原因。多色温度计是减弱发射率影响获取表面真实温度的手段之一。在综合了大量文献的基础上，文中讨论了多色温度计的原理，分析了几种数据处理的方法，设计和实现了１台四色温度计。     

辐射测温技术和溯源概述

介绍了辐射测温的基本原理,并从ITS-1990温标入手分析了辐射温度计溯源现状和存在的问题,并针对发射率修正和实用辐射源的溯源提出了建议.     

热辐射对气膜冷却叶片表面热负荷的影响

为了明确不同因素对叶片表面热负荷的影响规律,利用改进的WSGG模型,通过CFD数值仿真进行对流辐射耦合计算, 探明高温燃气辐射传热对叶片表面热负荷的影响。结果表明：进口压力、温度、黑体辐射温度和壁面发射率对叶片表面热负荷均 有一定影响,在进口总温从1750 K升高到2150 K的过程中,叶片表面温度整体升高幅度为250～300 K,而黑体辐射温度对叶片表 面温度的提升最高为40 K。在壁面发射率从0.3提高到0.8的过程中,叶片表面辐射热流密度随之增大,在吸力面和压力面局部区 域辐射热流密度增大了1倍。壁面发射率和高温燃气进口温度对叶片表面的温度和热流作用相当均匀,进口压力和黑体辐射温 度对叶片尾缘、前缘和压力面的热负荷影响远大于其他区域。在此基础上,提出了以进口总温、黑体辐射温度、余气系数和壁面发 射率为自变量,以辐射换热热流密度为因变量的辐射换热的经验准则关系式,获得了该经验关系式的拟合结果,并对该拟合精度 进行了计算,相对误差均小于5%。     

入腔法校准辐射热流计入腔位置的确定

介绍了辐射热流计的校准方法,并详细说明了入腔法校准辐射热流计的装置和原理。校准是在黑体腔直径50 mm的钠管炉和高温黑体辐射源上进行的。所采用的热流计为水冷圆箔式热流计。建立了等效腔体模型用以计算有效发射率。理论计算和试验结果均表明入腔最佳位置在热流计距黑体腔底面1倍黑体腔直径处。     

基于气体动理学方法的多尺度稳态热辐射计算

随着航空发动机燃烧室内燃气温度的提升,高温区域的热辐射问题将会变得更为重要,同时由于高温气体辐射导致辐射特性的剧烈变化,将会呈现出多尺度的现象,增加了辐射计算的难度。文章通过稳态离散统一气体动力学格式（SDUGKS,Steady Discrete Unified Gas Kinetics Scheme）的思路实现稳态辐射问题的求解,SDUGKS格式通过特征线差分离散的方法实现单元界面的重构,通过某种迭代格式来实现单元数据的更新,这一过程实现了对网格内部的辐射特性的有效模拟,该过程可适用于任何具体的辐射尺度。因此就可以在任意网格条件下实现多尺度问题的计算。文章引入了修正的延迟修正法（Deferred-correction,DC）实现单元数据更新,对单一尺度和多尺度问题进行了计算,在单一尺度问题中,验证了SDUGKS格式求解稳态辐射问题的正确性,进一步构造多尺度问题进行求解,论证了SDUGKS在多尺度问题计算中的渐近保持性质和准确性。     

低温温度计及温度传感器校准装置研究

针对目前低温温度计及温度传感器的校准现状,采用液氮制冷的方式研制了一套低温恒温装置,该装置的设计指标为均匀性10 mK,稳定性5 mK/20 min,可连续变温范围为78～200 K,完全可以满足83～193 K温度范围内各种结构尺寸的工业低温温度计和温度传感器的校准要求,填补了国内在此温区范围内无法实现对低精度温度计的比较法校准的空白.     

航空发动机表面发射率测量技术研究

测试发动机放热率的核心技术是在运行过程中获得发动机的表面发射率。介绍了航空发动机表面发射率的测量技术,阐述了应用前置反射器辐射温度计和动态红外数字成像仪测量固体表面发射率的原理和方法,提出了航空发动机表面发射率测量中应注意的事项,对几种发动机常用的材料分别采用上述2种方法进行了测量,试验结果表明了2种测量方法的可行性。     

矢量喷管内燃气辐射与壁面温度的耦合计算

选取内、外调节片和隔热屏建立几何模型,基于封闭腔净辐射模型和壁面热平衡模型建立了燃气辐射与喷管壁面温度的耦合算法.波段为1~5μm的气体辐射采用窄波带模型计算,其他波段不考虑气体辐射,建立辐射净热流密度-有效辐射亮度-壁面温度的关联式求解燃气与壁面的辐射换热,采用牛顿-拉斐尔森迭代法求解壁面热平衡方程计算其温度.对某轴对称矢量喷管(偏转20°),计算了喷管壁面的红外光谱辐射和辐射净热流密度,以及各部分结构的温度.作为验证,还计算了文献中某液体火箭发动机轴对称矢量喷管壁面的辐射净热流密度,与文献的结果进行对比一致性较好.研究表明:轴对称矢量喷管偏转段沿周向的辐射热流密度和温度差异很大,沿偏转方向部位壁面的温度和辐射热流密度都较低,偏转方向壁面的温度比相反方向大约低10%,辐射热流密度大约低50%.      

低发射率材料涂敷方案对排气系统红外特性的影响

为了研究低发射率材料涂覆方案对排气系统红外特性的影响,建立了航空发动机排气系统模型,制定4种低发射率材 料涂敷方案,将涂敷部位的发射率分别设置为0.3和0.1,针对低发射率材料对航空发动机排气系统3～5 μm和8～14 μm波段的红 外辐射特性的影响进行数值仿真。结果表明：涂敷低发射率材料对排气系统3～5 μm和8～14 μm波段的红外辐射均有明显抑制 作用;在3～5 μm和8～14 μm波段,最优的涂覆方案对红外辐射强度最大值的抑制效果可达56%与37%。对排气系统中的加力 筒体、喷管等部位涂敷低发射率材料,在3～5 μm波段会增大其有效红外辐射强度,在8～14 μm波段会减小喷管的有效红外辐射 强度,增大加力筒体的有效红外辐射强度。     

用温度修正的k-ε模型研究排气系统红外辐射特性

为研究温度修正的k-ε湍流模型对排气系统红外辐射特性计算精度的改善程度,计算了某轴对称收敛喷管在3~5μm波段的空腔-喷流组合红外辐射特性,并与试验结果对比.喷管流场及温度场采用有限体积法(FVM)求解Navier-Stokes(N-S)方程得到,湍流模型分别采用标准k-ε模型和温度修正的k-ε模型.红外辐射特性的计算采用有限体积法求解吸收-发射性介质条件下的三维辐射传输方程,并考虑大气衰减作用.计算结果表明:温度修正的k-ε模型可有效预测排气系统热喷流的核心区长度,从而获得与试验结果一致的红外辐射强度.与标准k-ε模型相比,采用温度修正的k-ε模型计算得到的红外辐射强度的最大相对误差由64%降至了4.3%,说明温度修正的k-ε模型适用于精确模拟排气系统的红外辐射特性.      

温度传感器辐射修正校准的准确性研究

为了确定温度传感器辐射修正校准的准确性,需要对温度传感器辐射修正校准结果进行对比及不确定度分析.本文介绍了在热校准风洞中进行温度传感器辐射修正校准的结果,并做了对比研究和不确定度分析.     

提高铂电阻温度计测量精度的方法研究

分析了检定规程对铂电阻温度计的要求,通过研究铂电阻温度计的测温特性,提出了提高铂电阻温度计测量精度的方法,并给出了在温度校准点的测量不确定度.     

薄膜电阻温度计原理性误差分析及数据处理方法研究

薄膜电阻温度计是高超声速测热试验中一种常用的传感器,多用于激波风洞中。改进薄膜电阻温度计测热数据的后处理方法,分析其原理性误差,提出修正方法,可以进一步提高热流测量精度,为防热设计提供可靠数据。应用三维热传导理论,考虑热流和温升的耦合影响,计算了气动加热条件下薄膜电阻温度计结构温升情况,得到了铂层内的温度分布规律,并与一维半无限简化理论得到的薄膜电阻温度计表层温度相互对比,得到了模型简化带来的原理性误差;建立了由表面温升计算表面热流的导热反问题计算方法,与经典的Cook-Felderman处理公式和热电模拟网络处理方法相互对比,提出了修正热流值的方法,为提高热流测量精度提供了一种可行的手段。     

Turbo码Log-MAP译码算法简化实现的研究

Log-MAP算法实现Turbo译码时,要用查表等方法进行修正项的近似计算。用误差传播理论推导出Log-MAP算法大规模集成电路实现时状态度量和对数似然值等的精度要求,明确了量化方案,并由此得出计算修正项所需要的精度由信道接收值量化精度决定。理论上解释了信道接收值量化间隔为0.25时,8级查表就可以满足译码精度要求;也解释了高信噪比条件下,由于量化误差的传播,修正项可以忽略不计,此时Max-Log-MAP算法与Log-MAP算法一样,也是最优译码算法。根据推导出的对修正项精度的要求,结合修正项函数值分布特点,提出用6级非均匀查表计算修正项的方法。该方法能达到16级查表精度,在实现上比8级均匀查表简单。计算机仿真证明了上述结论。     

降低表面温度和发射率抑制排气系统红外辐射的研究

为了降低涡扇发动机轴对称排气系统的红外辐射特征,研究了降低排气系统腔体表面温度和发射率抑制红外辐射的规律。首先通过模拟实验研究了对中心锥进行冷却和涂覆低发射率涂层的红外抑制效果;然后用实验数据对本文使用的红外辐射特征计算方法和程序进行了验证;最后通过数值计算研究了典型尺寸的涡扇发动机排气系统降温和发射率分布对红外辐射特征的影响规律。结果表明：降低中心锥等部件的温度和发射率可明显降低排气系统在α〈15°范围内的红外辐射强度;若中心锥的温度降低100K,中心锥、涡轮和径向稳定器等部件的表面发射率降至0.2,则排气系统尾向的红外辐射强度可降低40%以上,探测距离缩短20%左右。     

世纪建通环境技术有限公司推出黑球温度仪

JTR04黑球辐射温度测试仪采用高精度AD模块,数字显示LCD,主要用于测量环境辐射温度值。并能根据存储时间间隔自动存储数据。所用黑球为精密模具冲压成型的黄铜球体,有良好的导热性和高的比热;同时表面黑体辐射涂层采用进口高发射率特殊材料和特殊工艺加工而成,平均发射率〉0．95,局部达0.99。     

1种低红外发射率涂层耐热性能研究

为有效降低飞行器高温部位表面的红外发射率,以改性有机硅为黏结剂体系、金属铝粉为主要填料,制备了在8~14μm波段具有较低红外发射率的涂层。在50~400℃温度范围内考察了涂层的耐热性能,并采用扫描电镜、TGA等手段对其进行表征,研究了涂层的红外发射率、光泽度和力学性能随温度的变化规律及影响机理。结果表明:制备的涂层在300℃以下具有良好的力学性能,可长期使用,在8~14μm波段的红外发射率与温度成反比,光泽度与温度成正比;当环境温度高于300℃,涂层开始发生热降解现象,光泽度降低,涂层的力学性能降低。