蓝宝石光纤黑体腔高温计

用蓝宝石光纤黑体腔、传导光纤、低噪声光电探测器和数采装置及测温软件组成光电高温计,利用普朗克辐射定律进行高温测量.高温计的测温范围为900℃～1900℃,可应用于科研和工业生产中某些特殊环境下的温度测量.

棱镜分光式精密（标准）多波长硅光电高温计

介绍一种棱镜分光式、无干涉滤光片的多波长精密（标准）硅光电高温计。实验表明，此仪器信噪比高、稳定性好、波长选择性好，且结构紧凑。

光电高温计在使用中存在的问题及改进

为了解决标准光电高温计在量值传递中存在的问题,通过在黑体炉的腔口前使用加装特制的高质量光阑的办法,来达到改进现有测量方法、消除量传偏差的目的,保证了标准光学高温计和标准光电高温计在辐射测温仪计量器具检定系统量值传递和溯源链中量值的一致性。

新型精密光电高温计

根据温标传递的特点和需要,设计了新的精密光电高温计。该高温计测量黑体的光谱辐射亮度,结合有效波长原地测量技术,直接依据Planck辐射定律计算被测温度,具备单一参考点分度确定温标的技术能力。该高温计测温范围为800℃～2200℃,在小目标和窄谱带的测量条件下,具有分辨率高、辐射源尺寸影响小、自动化测量等特点。在900℃时温度分辨率为0 01℃。在800℃～2200℃温度范围内,置信水平为0 99时,扩展不确定度为1 0℃～2 4℃。结构参数和性能测试表明,精密光电高温计不仅适用于温度精密测量,而且可作为温标的传递标准。

单路径声学高温计实时监测锅炉炉膛烟温的试验研究

为了实现炉膛出口烟气温度的实时在线监测,在前期工作的基础上研发了单路径声学高温计,并首次在国内某300 MW电站锅炉中安装.经过冷态调试、热态试验和长期运行,验证了单路径声学测温系统的稳定性和可靠性.利用特制的K型铠装热电偶对声学高温计进行了标定,结果表明:声学高温计测温与热电偶测温相比,误差在2%以内;声学测温历史曲线与机组负荷历史曲线的变化趋势吻合,说明声学高温计可以完全取代炉膛烟温探针.

六通道瞬态光学高温计

六通道瞬态光学高温计是在可见光和近红外光谱范围内 ,把光源的热辐射取出六个波段进行测量。每个波段信号通过各自的光纤传输、光电倍增管探测和记录仪器记录。系统的时间分辨率小于 30 ns,冲击温度测量范围为 2 30 0～ 90 0 0 K,测量误差小于 5 % ,给出了以碘化钠。

应用高温固定点校准精密光电高温计

通过复现温度间隔相近的3个高温固定点黑体,可以实现0.65μm高温计在900-2 500℃、0.9μm高温计在600~2 000℃范围内的内插,不确定度最好水平分别达到0.3~1.2℃和0.3~0.6℃(k=2)。通过其他非分度固定点黑体和高温变温黑体的验证,2种波长高温计与高温基准温标的一致性优于0.1℃。应用高温固定点可以满足精密光电高温计接近国际最高水平的校准,提升高温校准的不确定度水平。

基准光电高温计的光谱响应度测量

基准光电高温计的光谱响应度是复现ITS-90银点以上温标的重要参数,中国计量科学研究院新建了一套基于单色仪的光谱响应度测量装置.在这套装置上高温计的光谱响应度作为一个整体参数进行测量,系统能够自动完成单色仪的波长标定和高温计的响应度测量.初步完成了基准光电高温计的600～1 200 nm之间的光谱响应度测量,并计算了基准光电高温计的有效波长及其不确定度.

具有同步数据采集系统的多点多波长高温计的研制

研制成一种新型的用于固体火箭发动机羽焰温度分布测量的棱镜分光式多点多波长高温计,高温计能够同时测量目标平面上均匀分布的6个点8个谱段的热辐射,目标平面点的空间位置由光阑透镜上的通光孔精确确定.该仪器具有高速的响应能力,配以特别设计的同步数据采集系统,可以保证在测量对象剧烈变化时,不同谱段热辐射对应同一时刻真温.

以“固定点-高温计”方式传递961．78℃以上国际温标

中国计量科学研究院在持续对高温基准装置研究工作的基础上，提升了光电高温计信噪比、非线性和辐射源尺寸效应等关键性能，并完善了光电高温计性能参数测量平台。与之前高温温标通过钨带灯传递不同，以“参考固定点-光电高温计”方式进行了银点以上高温温标的复现和传递，该方式可以避免光电高温计长期稳定性的影响，并将高温温度上限从2200℃延伸至2474℃，实验分析得到961．78—2474℃的温标扩展不确定度（k=2）为0．08—0．62℃。2009年中英西三国温标复现比对结果验证了三国国际温标的一致性，并支持了上述不确定度评定。新传递方法可为精密光电高温计提供最高水平校准，并可扩展应用于900nm等红外高温计校准。

一种多光谱高温计无源温区的标定方法研究

目前,高温测量中,多光谱高温计具有高分辨率与高信噪比的优点,但无源温区(大于3 000℃)标定方法的发展却远滞后于多光谱高温计制造水平,并已严重影响高温计的测量精度和应用范围。为突破高温测量领域中无源温区标定方法的瓶颈,文章提出了一种多光谱高温计无源温区的标定方法。此方法利用已知温度点的多光谱高温计的输出电压U建立了一种基于幂函数的温度-电压(T-U)模型。在此基础上应用导数最小二乘法对模型参数求解,实现对无源温区的标定。理论和实测数据都验证了此方法的有效性与精度。在多光谱高温测量应用的光谱范围(0.4～1.1μm)内,对精度优于3‰,1%和3%的无源温区标定范围做出理论上的划分。

光电比较仪(或高温计)系统非线性测量装置

本文系统地介绍了新研制的光电比较仪( 或高温计) 系统非线性测量装置。新装置采用双光源单光路设计,具有独立于被测对象和不失真的特点。利用该装置对基准光电比较仪和标准光电高温计进行了系统实验,测量不确定度达到0-01 % 。利用该装置测量的数据已应用于国际计量局(BIPM) 和亚太计量规划组织( APMP) 主办的国际比对中。

用于冲击波温度测量的宽动态线性光学高温计

采用直线聚焦型光电倍增管(PMT),研制了用于冲击波温度测量的8通道辐射高温计。改进后的PMT分压器电路使系统各通道脉冲输出线性均大于8mA(-800V高压),饱和光强域值达到约100μW量级,响应时间(上升沿)小于3ns。该系统对光谱辐亮度值的相对测量不确定度为约3%,已成功用于测量50kK以内的高温辐射历史和冲击波温度。

新型高精度双波长光纤高温计的研究

提出了一种新型的双波长光纤高温计的传感结构和最佳的系统设计方案．分析了非接触式光纤高温计实际使用时可能产生的测温误差．针对各种误差来源，采用一些克服办法，获得了良好效果，在测试范围６００～１３６０℃内，精度达到０５℃，灵敏度超过０１℃．

多通道辐射高温计与VISAR的联合诊断技术

利用二级轻气炮加载手段,开展了多通道辐射高温计结合可测量任意反射表面速度干涉仪(VISAR)的联合诊断技术研究。通过测量钽酸锂单晶的冲击相变,以确定联合诊断技术的可行性。结果显示,在同一发实验中,成功地获得了样品的界面速度剖面和光谱辐亮度历史,由此得到了钽酸锂单晶冲击相变的实验证据,表明该联合诊断技术是可行有效的。该技术对今后开展其它材料的高压物性研究具有一定的参考价值。

多光谱高温计有效波长标定方法研究

针对光纤式多光谱高温计波长标定中由于光纤耦合导致信号太弱而无法获得有效波长的问题,基于普朗克定律,充分结合不同标定温度点的标定值的比值,提出了一种由温度标定数据来确定有效波长的方法。相比于传统的有效波长标定方法,新方法避免了耗时复杂的波长标定过程可以快速获取有效波长。分别采用仿真和实验两种手段来验证新方法的可行性和有效性。仿真结果表明所提出的新方法可行并且具有一定的抗随机误差能力,所得有效波长计算的真温值与实际值的相对误差小于0.7%。实验结果表明提出的新方法能够得到各个通道的有效波长值,进一步验证了该方法的有效性。所提出的新方法也可应用于其他多光谱高温计,为多光谱高温计的研制和应用提供了理论基础。

接触型光纤高温计的研究与应用

本文介绍一种新型接触式光纤高温计（ＯＦＴ）及其相应的测试系统，这种高温计特别适用于高温燃气温度测量。文中还提供一些实测结果。这一研究成果从理论和实践上为动力工程中燃烧过程温度的动态测试打下了良好基础。

瞬态辐射光纤高温计系统研制

为了测定高能炸药爆轰温度,研究高能炸药的爆轰辐射特性,研制了一台瞬态辐射光纤高温计。该高温计采用光纤分束器将被测光源发光通过同一根光纤分束至6个不同通道,保证了高温计各个通道采集的光是目标光源同一点发光,提高了测温精确性。还介绍了测量炸药爆轰温度的方法及原理,以TATB基炸药为实例,测量了该炸药的辐射光谱历史,并运用线性最小二乘法进行拟合,得到了该炸药的爆轰温度为3 135 K±28 K.

新型光纤高温计的研究

介绍了新型光纤高温计的工作原理及特点 。

两种多光谱高温计无源温区标定方法抗随机误差能力研究

两种多光谱高温计无源温区标定方法,即依据图形相似性原理的标定方法和依据高温计传递函数的标定方法。为验证两种方法的实用性,通过对黑体辐射出度加入不同大小的随机误差模拟不同测量精度的多光谱高温测量系统,对这两种方法的抗干扰能力进行了研究。实验结果证明,依据图形相似原理的标定方法具有强抗随机误差能力,适用于随机误差较大的测量系统。当随机误差很小时,其精度低于依据传递函数的标定方法,但当随机误差增加到一定范围,其精度远高于后者。基于高温计传递函数的标定方法虽在一定的随机误差范围内具有高的外推标定精度,但抗随机误差能力较弱,适用于随机误差小的测量系统。