[發(fā)明專利]基于YSZ:Re熒光壽命測量的溫度測量系統(tǒng)及其測試方法與應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610910520.5
• 申請日: 2016-10-19
• 公開（公告）號: CN106568526B
• 公開（公告）日: 2019-09-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊麗霞;趙曉峰;郭芳威;彭迪;劉應(yīng)征;周新義;肖平
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué);河南普萊姆涂層科技有限公司
• 主分類號: G01K11/00
• 分類號: G01K11/00
• 代理公司: 上海科盛知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 趙志遠(yuǎn)

本發(fā)明涉及基于YSZ:Re熒光壽命測量的溫度測量系統(tǒng)及其測試方法與應(yīng)用，溫度測量系統(tǒng)包括信號發(fā)射器、與信號發(fā)射器電連接的UV?LED紫外光源、溫度測量探針以及與溫度測量探針配合使用的溫度信號處理單元，該溫度信號處理單元包括濾光鏡、光電倍增管檢測器、與光電倍增管檢測器依次電連接的電阻箱及示波器，所述的溫度測量探針的表面噴涂有YSZ:Re熒光層，并通過光纖分別與UV?LED紫外光源、濾光鏡相連；所述的溫度測量系統(tǒng)用于測量航空發(fā)動機(jī)或地面燃?xì)廨啓C(jī)處于工作狀態(tài)下的溫度。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有測量溫度高500?1200℃，溫度精確高的特點(diǎn)，根據(jù)改變溫度測量探針的形狀適應(yīng)不同環(huán)境下的溫度測量，不影響溫度場，溫度精度高，適用范圍廣。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無機(jī)光學(xué)材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于YSZ:Re熒光壽命測量的溫度測量系統(tǒng)及其測試方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)

現(xiàn)有技術(shù)中，已知的用于測量航空發(fā)動機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)及其它高溫應(yīng)用溫度的方法，其測量原理主要基于溫度取決于電阻、熱電效應(yīng)(熱電偶)、顯色放映、氣體內(nèi)的音速、散射或發(fā)射的電磁熱輻射的光譜分布等。用于航空發(fā)動機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)的溫度測量必須承受住極高的溫度。在實(shí)際應(yīng)用中，傳統(tǒng)的熱電偶在這樣苛刻的條件下，會迅速老化，使用壽命大大縮短。輻射溫度計(jì)可以將測量部件與高溫高壓的環(huán)境隔開，但是由于測量距離遠(yuǎn)，其測量精度會受到固有的限制。

隨著先進(jìn)航空發(fā)動機(jī)、地面燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)的發(fā)展，在追求渦輪高效率、長壽命的前提下，航空發(fā)動機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)溫度不斷提高，發(fā)動機(jī)溫度是表征航空發(fā)動機(jī)工作狀態(tài)是否正常的最重要的參數(shù)之一，也是飛行員和維護(hù)人員必須掌握的重要參數(shù)，所以精確有效地檢測溫度，是十分有意義的。在航空發(fā)動機(jī)更新?lián)Q代中，高溫測試技術(shù)的研究開發(fā)起到非常重要的作用。

為了完成這些任務(wù)，必須對溫度測量的準(zhǔn)確度和長期可靠性提出極高的要求。目前，可用的高溫計(jì)達(dá)不到所期望的測量精度。此外，現(xiàn)有高溫計(jì)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積較大，在使用時須配備有強(qiáng)有力的冷卻系統(tǒng)，其難以應(yīng)用在航空發(fā)動機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)內(nèi)。

YSZ:Re(Re＝Eu,Dy等鑭系稀土元素)是有效的發(fā)光材料，具有很好的光學(xué)性能，測量溫度范圍為500-1200℃，具有一定的熱導(dǎo)性能。研究表明，噴涂的YSZ:Re涂層厚度越薄，測得的溫度誤差越小。YSZ:Re具有優(yōu)異的抗腐蝕性能。氧化鋁棒表面的涂層能夠部分阻止發(fā)動機(jī)內(nèi)部的紅外輻射進(jìn)入熒光信號采集系統(tǒng)，減少高溫下紅外輻射對熒光信號測量的影響。

現(xiàn)有的制備YSZ:Re(Re＝Eu,Dy等鑭系稀土元素)熒光涂層的方法主要有電子束物理氣相沉積(EB-PVD)和等離子噴涂(APS)。EB-PVD方法制備的粘結(jié)層結(jié)構(gòu)均勻，綜合性能好，厚度控制精確，但沉積效率低，設(shè)備昂貴，成本高且樣品的尺寸不能太大。相比于EB-PVD方法，APS方法沉積效率高，制備成本低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供種測試精度高，經(jīng)濟(jì)實(shí)用性好，使用壽命長，性能穩(wěn)定的基于YSZ:Re熒光壽命測量的溫度測量系統(tǒng)及其測試方法與應(yīng)用，以解決現(xiàn)有技術(shù)中對航空發(fā)動機(jī)及其他高溫應(yīng)用進(jìn)行溫度測量中測量溫度低等缺陷。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

基于YSZ:Re熒光壽命測量的溫度測量系統(tǒng)，該溫度測量系統(tǒng)包括信號發(fā)射器、與信號發(fā)射器電連接的UV-LED紫外光源、溫度測量探針以及與溫度測量探針配合使用的溫度信號處理單元，該溫度信號處理單元包括濾光鏡、光電倍增管檢測器、與光電倍增管檢測器依次電連接的電阻箱及示波器，所述的溫度測量探針的表面噴涂有YSZ:Re熒光層，并通過光纖分別與UV-LED紫外光源、濾光鏡相連；