【摘要】：快速響應(yīng)熱電偶具有測溫原理簡單,易加工等優(yōu)勢,被廣泛應(yīng)用于航空航天、兵器研制、化工安全等領(lǐng)域的高精度瞬態(tài)溫度測量。熱電偶動態(tài)特性的準確標定是實現(xiàn)瞬態(tài)溫度高保真記錄的前提。由于熱電偶的動態(tài)響應(yīng)特性不僅與自身物理化學性質(zhì)相關(guān),還與其應(yīng)用場合緊密聯(lián)系,因此至今尚未形成統(tǒng)一公認的動態(tài)校準方法和裝置。為了推動高速流場快速溫度測量的發(fā)展,本文展開了基于燃爆場的快速響應(yīng)熱電偶動態(tài)特性標定方法研究,具體內(nèi)容包括以下三方面:一、采用流固共軛傳熱模型對基于燃爆場的熱電偶動態(tài)標定過程進行仿真模擬,并分別改變氣流流速與熱電偶浸入深度兩個因素以探索其對動態(tài)標定結(jié)果的影響規(guī)律。二、研制基于燃爆場的快速響應(yīng)熱電偶動態(tài)特性標定平臺。該平臺由燃爆場發(fā)生裝置與數(shù)據(jù)采集平臺組成。燃爆場發(fā)生裝置用于產(chǎn)生燃爆場、高溫高速氣流場等激勵環(huán)境,數(shù)據(jù)采集平臺則用于采集待標定熱電偶的輸出電勢。三、采用自主研發(fā)的熱電偶動態(tài)特性標定平臺對本文提出的動態(tài)標定方法進行可行性驗證與影響因素規(guī)律探索實驗,并與仿真結(jié)果進行對比分析,為今后的仿真優(yōu)化與實驗平臺的改進提供依據(jù)。實驗結(jié)果表明,本文提出的基于燃爆場的熱電偶動態(tài)特性標定方法與搭建的實驗平臺可以實現(xiàn)毫秒級快速響應(yīng)熱電偶的動態(tài)標定。此外,還得出了熱電偶時間常數(shù)與氣流流速以及熱電偶浸入氣流深度成負相關(guān)的結(jié)論。本文的研究內(nèi)容及結(jié)論為建立合理的熱電偶動態(tài)標定體系積累了相關(guān)經(jīng)驗,對促進高精度瞬態(tài)溫度測量具有十分重要的意義。
【學位授予單位】：中國計量大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TH811
【圖文】：

圖2.5日本千野公司的C060-K-GK-3

因此在流體表面摳除矩形平臺及熱電偶浸入的部分，形成圖2.9 中的凹槽。圖 2.9 流體幾何模型由以上各部分裝配的完整幾何模型如圖 2.10 所示。圖中局部放大部分即為待標定的熱電偶。圖 2.10 裝配體示意圖本文繪制的其余四對幾何模型如圖 2.11所示。圖 2.11中，a圖為 SA1-K型號熱電偶貼近壁面時的模型，b 圖為 SA1-K 型號熱電偶浸入氣流深度2.5mm 時的模型，c 圖為 SA1-K 型號熱電偶去掉絕緣層貼近壁面時的模型，d 圖為 C060-K-GK-3 型號熱電偶貼近壁面時的模型。(a) SA1-K 型號熱電偶貼近壁面時的模型

(c) CO1-K (d) C060-K-GK-3圖 2.15 不同型號快速響應(yīng)熱電偶的響應(yīng)曲線根據(jù)前面 2.1.1 介紹的時間常數(shù)計算方法，通過 MATLAB 軟件編程與其自帶的曲線擬合工具求解時間常數(shù)。以上四種快速響應(yīng)熱電偶仿真得到的時間常數(shù)與相應(yīng)公司網(wǎng)站給出的時間常數(shù)對比如表 2.4 所示。表 2.4 不同熱電偶仿真的時間常數(shù)與公司網(wǎng)站給出的時間常數(shù)對比熱電偶仿真時間常數(shù) 公司標稱時間常數(shù)τ/(s) τ/(s)SA1-K 0.174 <0.3裸露的 SA1-K 0.144 無CO1-K 0.117 0.01~0.02C060-K-GK-3 0.170 <0.1從表 2.4 中的數(shù)據(jù)可以看出，除 CO1-K 型號熱電偶外，SA1-K 型號

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本文編號：2805236