基于燃爆场的快速响应热电偶动态特性标定

发布时间：2020-08-26 13:34

【摘要】：快速响应热电偶具有测温原理简单,易加工等优势,被广泛应用于航空航天、兵器研制、化工安全等领域的高精度瞬态温度测量。热电偶动态特性的准确标定是实现瞬态温度高保真记录的前提。由于热电偶的动态响应特性不仅与自身物理化学性质相关,还与其应用场合紧密联系,因此至今尚未形成统一公认的动态校准方法和装置。为了推动高速流场快速温度测量的发展,本文展开了基于燃爆场的快速响应热电偶动态特性标定方法研究,具体内容包括以下三方面:一、采用流固共轭传热模型对基于燃爆场的热电偶动态标定过程进行仿真模拟,并分别改变气流流速与热电偶浸入深度两个因素以探索其对动态标定结果的影响规律。二、研制基于燃爆场的快速响应热电偶动态特性标定平台。该平台由燃爆场发生装置与数据采集平台组成。燃爆场发生装置用于产生燃爆场、高温高速气流场等激励环境,数据采集平台则用于采集待标定热电偶的输出电势。三、采用自主研发的热电偶动态特性标定平台对本文提出的动态标定方法进行可行性验证与影响因素规律探索实验,并与仿真结果进行对比分析,为今后的仿真优化与实验平台的改进提供依据。实验结果表明,本文提出的基于燃爆场的热电偶动态特性标定方法与搭建的实验平台可以实现毫秒级快速响应热电偶的动态标定。此外,还得出了热电偶时间常数与气流流速以及热电偶浸入气流深度成负相关的结论。本文的研究内容及结论为建立合理的热电偶动态标定体系积累了相关经验,对促进高精度瞬态温度测量具有十分重要的意义。
【学位授予单位】：中国计量大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TH811
【图文】：

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图2.5日本千野公司的C060-K-GK-3

示意图,几何模型,流体,热电偶

因此在流体表面抠除矩形平台及热电偶浸入的部分，形成图2.9 中的凹槽。图 2.9 流体几何模型由以上各部分装配的完整几何模型如图 2.10 所示。图中局部放大部分即为待标定的热电偶。图 2.10 装配体示意图本文绘制的其余四对几何模型如图 2.11所示。图 2.11中，a图为 SA1-K型号热电偶贴近壁面时的模型，b 图为 SA1-K 型号热电偶浸入气流深度2.5mm 时的模型，c 图为 SA1-K 型号热电偶去掉绝缘层贴近壁面时的模型，d 图为 C060-K-GK-3 型号热电偶贴近壁面时的模型。(a) SA1-K 型号热电偶贴近壁面时的模型

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(c) CO1-K (d) C060-K-GK-3图 2.15 不同型号快速响应热电偶的响应曲线根据前面 2.1.1 介绍的时间常数计算方法，通过 MATLAB 软件编程与其自带的曲线拟合工具求解时间常数。以上四种快速响应热电偶仿真得到的时间常数与相应公司网站给出的时间常数对比如表 2.4 所示。表 2.4 不同热电偶仿真的时间常数与公司网站给出的时间常数对比热电偶仿真时间常数公司标称时间常数τ/(s) τ/(s)SA1-K 0.174 <0.3裸露的 SA1-K 0.144 无CO1-K 0.117 0.01~0.02C060-K-GK-3 0.170 <0.1从表 2.4 中的数据可以看出，除 CO1-K 型号热电偶外，SA1-K 型号

【参考文献】