[發(fā)明專利]高速氣流光纖總溫傳感器及其測溫系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210183412.4
• 申請日: 2012-06-06
• 公開（公告）號: CN102692278A
• 公開（公告）日: 2012-09-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙輝;趙宇;彭剛;侯曄星;徐清宇;王高;周漢昌;王楠楠
• 申請（專利權(quán)）人: 中北大學(xué)
• 主分類號: G01J5/60
• 分類號: G01J5/60
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種用于測量高速氣流總溫的光纖總溫傳感器，其特征在于，在傳感器的外面加裝一圓筒形滯止室(11)，氣流從進(jìn)氣口(12)進(jìn)入滯止室(11)，在滯止室(11)中受到第一次阻滯，流速下降，氣流的動(dòng)能受到第一次轉(zhuǎn)換，在滯止室(11)內(nèi)，低速流動(dòng)的氣流又受到光纖探針(13)的第二次阻滯，使氣流的大部分動(dòng)能轉(zhuǎn)換成熱能，最終在出氣口(16)流出。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖總溫傳感器，其特征在于，滯止室(11)的外徑為12mm，內(nèi)徑為10mm，長度為52mm；在距滯止室(11)頂端3mm處，開有圓形進(jìn)氣口(12)，進(jìn)氣口(12)半徑大小為10mm；傳感器的出氣口(16)位于滯止室(11)直徑方向正對進(jìn)氣口(12)的另一端，距滯止室(11)頂端20mm，半徑大小為5mm；底塞(15)頂端距滯止室(11)頂端的距離為25mm；光纖探針(13)直徑0.9mm，距離滯止室(11)頂端的距離為20mm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣流總溫測試系統(tǒng)，其特征在于，光纖探針(13)的外面有一層藍(lán)寶石保護(hù)管(17)，藍(lán)寶石保護(hù)管(17)和傳感器底塞(15)通過螺紋(14)固定。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖總溫傳感器，其特征在于，通過脈沖激光濺射沉積法對光纖探針(13)前端進(jìn)行鍍膜，制作成光纖黑體腔。

5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一所述光纖總溫傳感器的氣流總溫測試系統(tǒng)，其特征在于，所述光纖總溫傳感器接收的光譜經(jīng)過傳輸光纖的傳遞到達(dá)第一三端環(huán)形器的1→2端口耦合到FBG1的入射端，F(xiàn)BG1的反射光波由第一三端環(huán)形器的2→3端口將波長為λ₁的光傳輸?shù)焦怆娞綔y器(1)，進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換；同樣，F(xiàn)BG1的透射光譜由第二三端環(huán)形器的1→2端口傳輸?shù)紽BG2的入射端，由FBG2產(chǎn)生的反射光波波長為λ₂，該反射光波經(jīng)過第二三端環(huán)形器的2→3端口到達(dá)光電探測器(2)，這兩個(gè)光電探測器完成光電轉(zhuǎn)換得到兩種不同波長的電信號，兩個(gè)不同波長的電信號經(jīng)過信號處理電路經(jīng)比色測溫后，得到所測的溫度值。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的氣流總溫測試系統(tǒng)，其特征在于，所述比色測溫的方法為：

設(shè)溫度為T的高溫物體在波長為λ₁，λ₂下的單色輻射出射度分別為M(λ₁，T)，M(λ₁，T)，則波長λ₁，λ₂處輻射功率的比值R(T)：

R(T)=M(λ1,T)M(λ2,T)=ϵ(λ1,T)ϵ(λ2,T)(λ2λ1)5exp[C2T(1λ2-1λ1)]---(3)]]>

當(dāng)假設(shè)兩波長的光譜發(fā)射率ε(λ₁，T)≈ε(λ₂，T)時(shí)，

R(T)=(λ2λ1)5eC2T(1λ2-1λ1)---(4)]]>

此時(shí)測得的溫度就叫做比色溫度T_c，物體的真實(shí)溫度T與比色溫度T_c的誤差為：

1T-1Tc=λ1λ2C2(λ2-λ1)ln(ϵ(λ1,T)ϵ(λ2,T))---(5)]]>

在已知兩波長的情況下，知道R(T)就能得到比色溫度T_c，再經(jīng)發(fā)射率修正就可以知道物體的實(shí)際溫度。