A technique utilizing chemical reagents for direct measurement of temperature at a local area and its engineering applications

Temperature is one of the physical quantifies through which quantitative evaluation of the safety and reliability of industrial products can be achieved, and this has been used widely in practice. Under any environmental condifion, regardless of the size of the object to be inspected, accurate and reliable measurement of temperature is of great practical importance. This review article presents a simple and direct method of temperature measurement, that can be applied to the local areas with difficulty in measuring the temperature by using normal thermometers. In the present article, two different application examples are demonstrated. One addresses the study of the electromigration of solders which are used as bonding metals in electronic devices （micro-structures）. The application of the method to the shaft of a motor used in heavy industrial fields is explained as the second.

基于大口径高温固定点黑体的光谱辐射照度国家基准量值复现新方法

采用国际前沿的大口径高温固定点黑体新技术,中国计量科学研究院NIM(National Institute of Metrology)组建了大口径钨碳-碳WC-C高温固定点黑体辐射源,在3020.11 K的融化点温度,实现了250~2500 nm光谱辐射照度、相关色温和分布温度基准的量值复现。这是国际上首次将大口径高温固定点黑体技术成功应用于光谱辐射度基准复现领域。针对大口径固定点黑体熔化温坪曲线的特点、以及测量期间温坪曲线中间部分缺失的问题,提出了固定点熔化温坪拐点温度计算新方法,重构了缺失的熔化温坪曲线。采用光谱比较法,通过双光栅光谱比较测量系统将黑体的量值传递至光谱辐射照度副基准灯组,完成光谱辐射照度基准量值的复现和保存。新的量值复现方法将黑体温度的测量不确定度减小为0.36 K,缩短了量传链,实现光谱辐射照度最佳测量不确定度0.25%(k=2)。在250~2500 nm,基于固定点新方法和传统变温黑体法进行量值复现的平均偏差为0.42%,将两种方法相结合,最终实现我国光谱辐射照度基准的测量不确定度(k=2)为:250~400 nm,U rel=1.9%~0.43%;400~1000 nm,U rel=0.43%~0.25%;1000~2200 nm,U rel=0.25%~0.76%;2200~2500 nm,U rel=0.76%~2.4%。基于固定点黑体的光谱辐射照度量值复现技术已经应用于遥感仪器的辐射定标,用于提升仪器的测量准确度。

用于定标海表测温辐射计的镓黑体辐射源

设计了镓黑体对海表测温辐射计进行定标。首先,介绍了该黑体的结构与工作原理,对黑体发射率进行仿真,并开展发射率的测量实验,讨论其不确定度的来源。然后,开展了电加热和水浴加热下镓的相变复现实验,讨论电加热功率对镓相变复现的影响。最后,通过红外海面温度自主辐射计实验对该黑体进行验证。结果表明:该黑体基于蒙特卡罗软件仿真的发射率优于0.9988,实验测得的黑体辐射源发射率结果与仿真结果较为吻合,测量重复性(标准偏差)达0.1%;相变温度坪台的复现性均优于±0.03 K;相变温坪附近时,红外海面温度自主辐射计和FLUKE 1524测温仪测得的黑体腔附近温度的数据差值均在±0.15 K以内。设计的镓黑体可以应用到海表测温辐射计进行校准,为发展自主知识产权的海表测温设备提供校准源。

露点传感器响应时间测试方法研究

论述了当前露点传感器响应时间特性测量在国内大型设备系统测试领域中的作用和意义,介绍了当前国内气体露点温度响应时间测量校准研究现状,设计了一种气体露点温度响应时间测试系统。该系统以测量准确度高、阶跃控制量程范围广、系统操作便捷等优势,为解决气体露点温度响应时间高精度测量的难题提供了技术支持。使用本装置分别对石英谐振露点传感器和氧化铝露点传感器的响应时间特性开展测试工作,研究结果可为未来露点传感器湿敏元件响应时间特性的研究和改进提供参考。

诱导方式对锌凝固温坪的影响

锌凝固点是ITS-90国际温标的定义固定点,也是标准铂电阻温度计分度的重要参考点。为了提高锌凝固点的复现水平,利用金属外壳锌固定点容器,研究了不同诱导方式对锌凝固温坪及过冷度的影响。采用总体最大估计法确定杂质浓度,通过杂质浓度变化及熔凝温坪差异判断金属外壳锌点容器的可靠性。实验结果表明:金属外壳锌点容器具有良好的可靠性;不同诱导次数下分别采用石英、不锈钢及镍材料的诱导棒获得的锌凝固温坪值在0.15 mK范围内一致,即不同诱导方式均可得到高质量的锌凝固温坪;诱导方式对高纯锌的过冷度没有影响。

船载微型Ga-In共晶固定点的现场复现方法研究

将温标固定点技术应用于船载现场是实现温度量值扁平化,提升海洋温度测量水平的重要手段。为了弥补ITS90温标在海洋温区(-5~35℃)范围内固定点数目不足,不能对NTC热敏电阻进行有效校准的缺陷,研制了微型Ga-In共晶固定点,开展了船载控温箱微型Ga-In固定点温坪复现研究,同时探索了环境温度条件下微型Ga-In共晶固定点的复现。采用切线交点法和三次多项式拟合法对微型Ga-In固定点进行了评估和分析。结果表明:微型Ga-In共晶固定点重复性优于1 mK;微型Ga-In共晶固定点应该在固态并低于熔点的环境下保存。采用切线交点法赋值得到微型Ga-In共晶固定点相变温度为15.6549℃,扩展不确定度为1.54 mK(k=2)。

数控机床直线进给轴温度测点优化研究

为分析数控机床直线进给系统的温度场,需要布置一定数量的温度测点来进行温度数据的采集。然而,测点的位置和数目都会对研究结果产生直接影响。为实现准确布置温度测点,文章提出一种基于统计学理论进行改进的Canopy-FCM-GRA温度测点优化模型。以某数控机床X向直线进给轴为例,首先根据测得的实验数据确定预聚类数,然后通过模糊矩阵和灰色关联度系数筛选出相应的温度敏感点,最后基于SVR理论分别建立温度测点优化前和优化后的温度-热误差预测模型,通过比较两个模型精度来验证温度测点优化的有效性。结果表明,温度测点优化效果良好,通过优化后的测温点可准确探究进给系统的热特性。

机床直线轴温度测点筛选与热误差预测方法

为揭示数控机床直线进给轴温度场信息与热误差之间的非线性映射关系,提高热误差预测模型效率和精度,提出了基于鹈鹕优化算法(POA)与随机森林(RF)的直线轴热误差预测方法。首先,采用Featts聚类算法将温度测点进行聚类分组,通过Spearman相关性分析计算温度与热误差之间的相关程度及热敏感点;其次,使用POA优化算法对RF模型参数进行寻优,确定RF网络的最佳决策树数量及叶子数等;最后,在三轴铣床加工中心上进行实验验证。结果表明,使用Featts聚类算法与Spearman相关分析方法提高了模型精度,有效避免温度测点间的多重共线性。与传统的BP神经网络及RF网络相比,POA-RF预测网络的均方根误差分别降低了46%和43%。

六方氮化硼在5 GPa以下的熔点测量

设计并组装了一套瞬间放电装置,实现了样品在DS 6×14 MN国产铰链式六面顶大腔体压机下的高压瞬间放电加热。结合大腔体静高压加载技术以及瞬间放电加热技术,利用熔体凝固过程中晶体经历形核和生长2个阶段的特征,判断晶体的熔化情况。对h-BN粉晶进行了高压环境下的瞬间放电加热处理,以研究高压下h-BN的熔化行为。采用扫描电子显微镜对高压条件下经历瞬间放电加热处理的样品进行微观形貌分析,判断h-BN晶体的熔化情况,确定了在3.4和4.3 GPa压力下h-BN的熔点分别为(4251±150)K和(4531±200)K。这些发现有利于h-BN的应用探索以及现有氮化硼高温高压相图的修正。

体温监测技术及其临床应用的研究进展

体温是四大生命体征之一,能够反映人体的健康状况。体温变化常作为许多疾病的始动因素,并且一些疾病的进展和变化特征与体温的异常波动反应密切关联。准确地获取体温数据能精确地指导临床救治工作。随着临床工作需求的提高和科学技术的进步,体温监测技术持续升级,表现为测温点选择更加多样,应用范围不断拓宽,力求实现精准、即时、简便的体温监测。个性化定制的测量、多功能集成的设备和智能化的发展,将为临床科学监测和分析体温数据、指导疾病治疗提供参考。

基于多视角热像图序列的物体表面温度场重建

表面温度场模型能够有效反映物体表面的温度分布情况。由于单一视角采集的图像信息无法覆盖整个物体表面,难以实现整个物体表面温度场的重建,此外温度场模型中非目标物体的存在,对温度模型分析存在干扰。提出了一种基于多视角热像图序列的物体表面温度场重建方法。首先使用语义分割算法对可见光图像提取目标物体轮廓,然后结合深度数据与热像图温度信息实现目标物体单视角温度点云的融合;随后采用多视角图像数据和多视角温度点云拼接的方法,借助各视角相机的位姿对温度点云进行初始拼接,应用多视角的LM-ICP算法对全局温度点云进行配准优化。实验结果表明,该方法有效重建了物体表面温度场模型,并且具有较小的尺寸误差(2.61 mm)和温度误差(0.56℃)。

基于水三相点的温度计量器具核查装置的研究与应用

地面气象数据观测自动化水平、空间密度、时间密度的提高,对自动气象站传感器的计量、核查工作提出了更高的要求。由于计量标准器具实际使用的复杂性,并不能保证其在相邻两次检定/校准过程中计量性能始终维持在准确范围内。因此,以温度计量器具期间核查为例,构建一套水三相点稳定核查装置,利用休哈特控制图对省级二等标准铂电阻温度计在水三相点处实施期间核查,得出省级计量实验室二等标准铂电阻温度标准器均核查通过的结论,并通过高一等级标准铂电阻温度计验证核查结论。基于二等标准铂电阻在水三点期间核查的实验数据得出了水三相点瓶保存及测量的最佳时间,相关数据也可作为计量标准稳定性考核的依据。

露点温度传感器发展趋势综述

介绍了目前露点温度传感器领域的研究现状,阐述了光学式、谐振式、电学式、热学式、重量式、化学式露点温度传感器的原理及构造,指出光学式露点温度传感器测量精度极高,其中冷镜式露点仪可作为湿度计量标准;谐振式露点温度传感器具有体积小、成本低、响应时间短、灵敏度高、可靠性好的特点;电学式露点温度传感器灵敏度高、功耗小,便于实现小型化、集成化;重量法是准确度最高的湿度绝对测量方法;化学法常用来测量低湿环境下的有机混合气体。探讨了露点温度传感器在环境监测、工业制造、医疗诊断等领域的应用情况,指出未来露点温度传感器将会向高精度、高稳定性、高响应的方向发展,且应用范围将进一步拓展,以满足极端环境下的测量需求。

一种无线监测模块的组网方案设计

针对传统温度监测系统数据统计困难,不支持远程监控和多点同时测试且温度采集系统布线繁琐等问题,提出了一种无线监测模块的组网方案设计,以提高传统温度监测系统数据的通信性能。传统无线测温解决方案主要采用传感器监测温度,并及时上传到接收器,其缺点为数据传输量大、节点多时、丢包率极高。基于物联网技术,本次组网方案设计分为从机机与主机2个部分,从机上可接入6路探头,主机对从机主动发送指令来获取温度数据,实现同时监测多路温度数据,从机在接收主机指令后立即处理内部数据并及时上传。此外,该方案也可以监测上传的温度,设置报警阈值,实现温度智能监测。该组网方案能够降低装置的维护成本,且其使用灵活方便,对于传统传感器是一种补充。

无线测温技术在水电工程冬季施工中的应用

大体积混凝土在冬季浇筑与养护中容易产生由于温度差异导致的冻融与开裂等问题,如何在不破坏混凝土结构稳定性和安全性的基础上实现混凝土温度的准确、实时、高效监测一直是水利施工领域关注的热点。文章以北京市南苑森林湿地分洪闸E的混凝土施工温度监测为例,从无线测温技术的原理、施工流程及监测效果等方面进行分析,总结了大体积混凝土温度监测中的难点、解决措施以及无线测温技术的应用效果。研究结果可为无线测温技术在水电工程的施工应用提供设计经验与案例参考。

锂电池厂房暖通设计及节能研究

近年来,随着电动汽车行业的迅速发展,以及用户端对电池性能更极致的追求,对锂电池的研发和制造提出了更高的要求。锂电池生产车间的环境管控是重中之重,温湿度、洁净度的要求日趋严苛,关键工序要求环境相对湿度低于2%甚至低于1%,对暖通设计提出了新的挑战。为此,分析了某锂电池生产基地中的中试厂房的暖通设计方案及相关注意事项,并对超低露点洁净车间的设计特点及项目设计中所采用的节能措施进行分析研究。

多点土壤温度测量系统的设计与实现

为了实现不同土层温度实时监测,方便研究温度对农作物根系生长的影响,基于计算机技术和传感器技术,开发了多点土壤温度测量系统。该系统以C8051F310单片机位控制核心,利用DS18B20数字温度传感器实现了对10个不同土层温度测量显示、存储、传输等功能。应用结果表明:该系统具有操作简便,监测精度高的特点。

用DS18B20进行温度检测的方法与技巧

介绍了DS18B20温度传感器的结构和特点,以及用DS18B20温度传感器进行温度检测的方法和技巧。

基于LabVIEW的多通道温度监测系统设计

针对多点温度测量的需求,设计一款基于LabVIEW的多通道温度监测系统。当下位机串口关闭时,即是一个由AT89C51单片机、DS18B20温度传感器以及LM041L显示器组成的嵌入式多通道温度采集系统。当串口打开时,下位机便可将各通道温度数据上传至上位机LabVIEW温度监测系统,实现PC端的多通道温度在线监测。仿真实验表明,系统设计方案切实可行,能够方便有效地实现多点温度实时监测。

基于Kohonen自组织竞争网络的机床温度测点辨识研究

提出一种基于Kohonen神经网络的温度测点辨识优化算法,用机床进给系统上不同位置处的温度测点变化值及定位误差作为输入样本来训练神经网络。利用该网络的自组织竞争将胜出的结果输出到相应的分类模式中,根据各类分类模式中温度变量与热误差之间的相关系数,确定出机床热关键点。通过多元线性回归理论建立了热误差模型,与基于变量分组优化方法的热误差模型比较发现,该方法具有更好的可行性和有效性。