[發(fā)明專利]高真空熱環(huán)境下用分布式光纖溫度自動標定系統(tǒng)及方法

在審

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• 申請日: 2017-06-27
• 公開（公告）號: CN107271076A
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發(fā)明（設計）人: 張景川;楊曉寧;王晶;劉暢;李西園;錢北行;陶東興;尹曉芳
• 申請（專利權）人: 北京衛(wèi)星環(huán)境工程研究所
• 主分類號: G01K11/32
• 分類號: G01K11/32
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.真空熱環(huán)境下光纖溫度自動標定系統(tǒng)，包括恒溫試件、控溫儀、上位機、若干高精度鉑電阻溫度傳感器、光纖溫度傳感器以及分布式光纖測溫儀，其中，恒溫試件包括外筒、空心內柱、頂蓋，外筒與空心內柱固定形成一個整體套筒結構，且空心內柱套設在外筒的內部，外筒的筒體上開設有向上開口的環(huán)形空間，頂蓋蓋設在外筒和空心內柱的上表面并通過頂蓋內圈的緊固螺栓孔和頂蓋外圈的緊固螺栓孔，分別對應地將頂蓋與空心內柱、外筒緊固在一起，外筒的一側壁上設置有外筒線束穿孔以供電纜通過，外筒內表面、空心內柱外表面、頂蓋內外表面均勻噴涂高發(fā)射率材料，若干加熱片粘貼在外筒外表面和頂蓋外表面上用以保持其溫度，多個高精度鉑電阻溫度傳感器分別設置在外筒內表面、頂蓋內表面以及空心內柱外表面中，加熱片與高精度鉑電阻溫度傳感器通過電纜分別連接到控溫儀，控溫儀通過網線與上位機進行通信連接，待標定的光纖溫度傳感器緊密纏繞在空心內柱外表面，與高精度鉑電阻溫度傳感器置于空心內柱外表面同一位置，通過光纜連接到分布式光纖測溫儀，標定試驗前制定的溫度標定工況表，控溫儀根據上位機確定的溫度標定工況表，全過程自動測得設置在外筒內表面的鉑電阻溫度數據和頂蓋內表面的鉑電阻溫度數據，給粘貼在恒溫試件外筒外表面的加熱片和頂蓋外表面的加熱片供電，控制外筒壁與頂蓋溫度；外筒和頂蓋與空心內柱進行輻射換熱，當空心內柱筒壁鉑電阻溫度值在溫度平衡保持時間內，溫度波動小于等于控溫精度時，即認為空心內柱筒壁已成為溫度均勻場，分布式光纖測溫儀記錄下溫度穩(wěn)定時的光纖溫度傳感器拉曼光強比，控溫儀記錄下溫度穩(wěn)定時的槽內高精度鉑電阻溫度值，獲得不同溫度工況下，同一位置光纖溫度傳感器拉曼光強比與高精度鉑電阻溫度值對應關系，同步獲得多個槽內光纖溫度傳感器拉曼光強比與高精度鉑電阻溫度值對應關系，進行光纖溫度傳感器在真空熱環(huán)境下的全過程自動同步標定。

2.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其中，外筒的外壁留有線束穿孔，供電纜穿出恒溫試件連接外部控溫儀，供光纜穿出恒溫試件連接外部分布式光纖測溫儀。

3.如權利要求1-2任一項所述的系統(tǒng)，其中，外筒外表面、頂蓋外表面均勻粘貼布滿加熱片。

4.如權利要求1-2任一項所述的系統(tǒng)，其中，頂蓋內圈的緊固螺栓孔和頂蓋外圈的緊固螺栓孔分別對應著筒體和空心內柱的固定位置。

5.如權利要求1-2任一項所述的系統(tǒng)，其中，緊固螺栓孔的數量呈圓周對稱并至少為三個。

6.如權利要求1-2任一項所述的系統(tǒng)，其中，外筒選用導熱好的材質制作。

7.如權利要求1-2任一項所述的系統(tǒng)，其中，外筒選用鋁或銅材質制成，外筒內表面、空心內柱外表面、頂蓋內外表面均勻噴涂高發(fā)射率材料或對其外筒內外表面、空心內柱外表面、頂蓋內外表面進行表面陽極化。

8.如權利要求1-2任一項所述的系統(tǒng)，其中，高發(fā)射率材料為黑漆。

9.利用權利要求1-8任一項所述的自動標定系統(tǒng)進行自動標定的方法，包括以下步驟：

首先，標定試驗前制定的溫度標定工況表，制定溫度基準點T0、溫度間隔ΔT、控溫精度α、溫度平衡保持時間β、最高控溫點Max、最低控溫點Min、控溫點順序Min,Min+ΔT,Min+2ΔT,Min+3ΔT,…,Max,Max-ΔT,Max-2ΔT,Max-3ΔT,…,Min,Min+ΔT,Min+2ΔT,Min+3ΔT,…,T0；

然后，上位機讀取溫度標定工況表，通過網線與控溫儀通信，控溫儀根據上位機確定的溫度標定工況表，全過程自動測得設置在外筒內表面的鉑電阻溫度數據和頂蓋內表面的鉑電阻溫度數據，給粘貼在恒溫試件外筒外表面的加熱片和頂蓋外表面的加熱片供電，控制外筒壁與頂蓋溫度；外筒和頂蓋與空心內柱進行輻射換熱，當空心內柱筒壁鉑電阻溫度值在溫度平衡保持時間β內，溫度波動小于等于控溫精度α時，即認為空心內柱筒壁已經成為溫度均勻場；

最后，分布式光纖測溫儀記錄下溫度穩(wěn)定時的光纖溫度傳感器拉曼光強比，控溫儀記錄下溫度穩(wěn)定時的同一位置高精度鉑電阻溫度值，獲得不同溫度工況i下，空心內柱筒壁同一位置光纖溫度傳感器拉曼光強比Fi與高精度鉑電阻溫度值Ti對應關系，完成分布式光纖溫度傳感器需要在真空熱環(huán)境下的全過程自動同步標定試驗。