[發(fā)明專利]一種測量帶氣膜孔高溫合金樣件表面等效發(fā)射率的實驗裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202310118226.0
• 申請日: 2023-02-15
• 公開（公告）號: CN116295848A
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 牛夷;姜晶;張澤展;張子龍;王超
• 申請（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號: G01J5/00
• 分類號: G01J5/00;G01J5/53;G01N25/00;G01N21/31;G01N21/01
• 代理公司: 電子科技大學(xué)專利中心 51203
• 代理人: 陳一鑫

本發(fā)明提供一種測量帶氣膜孔高溫合金樣件表面等效發(fā)射率的實驗裝置，包含可通入壓縮空氣的樣件固定套筒、電磁感應(yīng)加熱模塊、壓縮氣源模塊和光譜信息采集模塊五個部分；待測帶氣膜孔的圓形高溫合金樣件安裝在樣件固定裝置上，使用電磁感應(yīng)加熱模塊對高溫合金樣件進行加熱，采用空氣壓縮機對整個實驗裝置提供冷氣，使用光譜信息采集模塊對樣件的氣膜孔區(qū)域進行光譜發(fā)射率的測量，進而得到樣件在不同溫度下的等效光譜發(fā)射率。提供溫度和冷氣量可變的高溫合金樣件測試條件，實現(xiàn)待測樣件在冷卻狀態(tài)下的高溫，并且加熱裝置可適應(yīng)不同合金材料和厚度的樣件，測量得到的光譜發(fā)射率可對航空發(fā)動機渦輪葉片輻射測溫提供重要的數(shù)據(jù)支持。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種等效發(fā)射率的測量裝置，具體說是一種測量帶氣膜孔高溫合金樣件表面的等效發(fā)射率的裝置。

背景技術(shù)

目前非接觸式輻射測溫技術(shù)廣泛應(yīng)用于航空發(fā)動機渦輪葉片的溫度測量，是未來此領(lǐng)域測溫技術(shù)的發(fā)展趨勢。該技術(shù)在工作時既不干擾目標表面也不干擾周圍介質(zhì)的表面溫度，對于一些旋轉(zhuǎn)物體、高速運動物體或腐蝕性強的物體具有明顯優(yōu)勢。但在實際的應(yīng)用中，輻射測溫技術(shù)的測量精度受目標的表面等效發(fā)射率影響較大，主要原因是發(fā)射率與溫度、表面粗糙度、氣膜孔以及氧化程度、表面雜質(zhì)或涂層這些因素直接相關(guān)，因此在用于航空發(fā)動機渦輪葉片的輻射測溫前，需要使用等效發(fā)射率對輻射高溫計進行標定。

當(dāng)前對渦輪葉片光譜發(fā)射率的研究中，多集中在溫度、波長、氧化程度、涂層這些領(lǐng)域，未考慮渦輪葉片上氣膜孔對發(fā)射率的影響，因此現(xiàn)有的發(fā)射率測量裝置只滿足常規(guī)高溫合金樣件的發(fā)射率測量要求，并不具備對帶氣膜孔合金樣件的高溫光譜發(fā)射率測量的能力，亟需一種能夠模擬航空發(fā)動機渦輪葉片真實工作狀態(tài)的合金樣件高溫光譜發(fā)射率測量裝置，對航空發(fā)動機渦輪葉片光譜發(fā)射率的研究提供測量平臺支撐。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題，就是提出測量帶氣膜孔高溫合金樣件表面的等效發(fā)射率的裝置，解決目前輻射測溫技術(shù)中帶氣膜孔目標的等效發(fā)射率測量問題。

為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明采用的一個技術(shù)方案是：

一種測量帶氣膜孔高溫合金樣件表面等效發(fā)射率的實驗裝置，該裝置包括：計算機、光譜儀、聚焦系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)，所述加熱系統(tǒng)用于加熱合金樣件，光譜儀通過聚焦系統(tǒng)采集合金樣件表面的輻射光，并將采集數(shù)據(jù)傳輸給計算機進行分析計算，得到合金樣件表面等效發(fā)射率；

所述加熱系統(tǒng)包括：電磁加熱主機、電磁加熱線圈、固定套筒、樣件壓圈、套筒固定座、冷氣接頭；所述電磁加熱線圈由電磁加熱主機控制，所述固定套筒一端開口一端密封設(shè)置冷氣接頭，固定套筒開口的一端內(nèi)部設(shè)置樣件壓圈，樣件壓圈用于固定合金樣件，所述固定套筒設(shè)置于套筒固定座上；

所述合金樣件外圓柱形，上下表面開設(shè)有貫通的氣膜孔，合金樣件固定于樣件壓圈內(nèi)時，冷氣從固定套筒一端的冷氣接頭吹入，從合金樣件的氣膜孔吹出；側(cè)面開設(shè)有熱電偶測溫插孔，熱電偶測溫插孔的深度為圓柱形的半徑；所述固定套筒、樣件壓圈上同樣開設(shè)有與合金樣件配合的熱電偶測溫插孔。

進一步的，所述固定套筒與套筒固定座接觸的位置，設(shè)置一個相互配合的平面，用于放置固定套筒相對套筒固定座轉(zhuǎn)動。

進一步的，所述電磁加熱線圈為銅質(zhì)空心單層線圈，線圈內(nèi)通入循環(huán)冷卻水。

本發(fā)明的有益效果在于：在實驗室條件下可提供模擬帶氣膜孔高溫渦輪轉(zhuǎn)子葉片的光譜發(fā)射率測量條件，實現(xiàn)待測合金樣件表面通入冷氣同時高溫的狀態(tài)，其中樣件的材料、氣膜孔的規(guī)格可根據(jù)實驗需求自行設(shè)計。

附圖說明

圖1為裝置樣件加熱部分效果圖；

圖2為裝置樣件、樣件固定套筒、套筒固定座裝配效果圖；

圖3為帶氣膜孔合金樣件示意圖；

圖4為樣件壓圈示意圖；