【摘 要】
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随着超高速飞行器和先进发动机等重点装备的发展,装备中的某些关键部件处于燃烧或高速摩擦导致的超高温环境中,长时间的超高温会对零件造成损害甚至引发事故。因此,对这种长时间超高温环境的温度测量就显得尤为重要。测温传感器除需具有较高耐温和抗振性能,还应具备能够长时间在高温下工作的可靠性与稳定性。目前,国内对1600℃以上超高温环境中温度的持续测量缺乏有效的测试手段,在这样的极端环境下,常用的是热电偶法和辐
【基金项目】
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山西省自然科学基金（项目编号:201901D111161）； 地下目标毁伤技术国防重点学科实验室开放研究基金项目（项目编号:DXMBJJ2021-02）；
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随着超高速飞行器和先进发动机等重点装备的发展,装备中的某些关键部件处于燃烧或高速摩擦导致的超高温环境中,长时间的超高温会对零件造成损害甚至引发事故。因此,对这种长时间超高温环境的温度测量就显得尤为重要。测温传感器除需具有较高耐温和抗振性能,还应具备能够长时间在高温下工作的可靠性与稳定性。目前,国内对1600℃以上超高温环境中温度的持续测量缺乏有效的测试手段,在这样的极端环境下,常用的是热电偶法和辐射测温法。热电偶测量温度的上界受到响应速度和热电偶材料等因素的限制;辐射温度计测温时,由于周围环境因素的影响,导致测量结果的偏差很大。针对上述测温方法存在的弊端,本文选用超声导波谐振测温法解决这一问题。该方法具有非接触式、不会对测量对象造成影响的特点,可对测量对象进行实时检测,而且具有较快的反应速度。本文以超声导波测温原理为基础,通过对超声导波温度传感器关键尺寸的参数计算,确定了钼铼合金超声导波谐振式温度传感器的整体设计方案。硬件系统包括FPGA控制模块、A/D采集模块、USB模块和谐振频率追踪模块,实现激励信号的发射与谐振频率的追踪。软件系统以LabVIEW上位机为主,实现参数发送、谐振回波数据的显示和处理。在完成测温系统的设计后,进行钼铼合金超声导波谐振测温实验,通过标定实验获得了钼铼合金敏感元件在20℃～1800℃下温度—谐振频率的函数关系。结果表明,该钼铼合金温度传感器的重复性误差为3.59%,分辨率为0.1%,灵敏度为0.04k Hz/℃。
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