激光吸收法辐射真温测量技术研究
发布时间：2021-06-02 21:27
辐射测温技术在理论上具有无测温上限,响应速度快等诸多优势,在科研生产中,辐射测温技术的应用越来越广泛。但传统辐射测温技术在实际应用中会受到目标发射率变化、周围环境辐射以及光路中气体介质吸收等问题的影响。导致辐射测温仪器实际测得的温度偏离真实温度,这就对辐射测温技术的应用产生了很大限制。激光吸收法辐射测温技术（Laser absorption radiation thermometry,LART）作为一种测温新理论,最早在上世纪60年代在德国PTB进行了研究。之后又作为欧洲的联合项目在法国国家科学院和英国NPL等研究机构得到进一步发展,目的是解决科研生产中遇到的真实温度测量问题。之后,NPL将此方法进行拓展,应用于测量热物性参数,例如热扩散率、导热系数、光谱发射率等。激光吸收法辐射测温技术在辐射测温领域突破了不破坏温场是辐射测温优势的传统思想,通过外加激光的方法测得目标表面快速的温升响应,理论上可以完全消除发射率以及环境辐射等因素的影响,具有十分广阔的应用前景。在本论文的研究过程中,围绕激光吸收法辐射测温技术进行以下几方面工作:首先,对辐射测温技术进行了回顾,对辐射测温当中遇到的主要问题...
【文章来源】：中国运载火箭技术研究院北京市
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题背景及课题研究的目的与意义
1.2 经典辐射测温技术及其存在的主要问题
1.3 减小发射率影响的主要方法
1.4 激光吸收法辐射测温技术研究现状
1.4.1 德国PTB的研究方法[4]
1.4.2 法国国家科学研究院的研究方法[5,6]
1.4.3 英国NPL的研究方法[7-9]
1.5 本文主要研究内容及工作安排
2 激光吸收法辐射测温技术理论研究
2.1 热辐射基本定律
2.1.1 普朗克定律
2.1.2 维恩位移定律
2.1.3 基尔霍夫定律
2.2 连续激光模式测温原理
2.3 周期激光模式测温原理
2.3.1 单激光模式测温原理
2.3.2 双激光模式测温原理
2.4 本章小结
3 激光吸收法辐射测温技术实验系统设计
3.1 实验系统设计
3.2 锁相放大器
3.3 激光器
3.4 光电探测器
3.5 斩波器
3.6 其它光路元件
3.7 样品设计
3.8 本章小结
4 数据采集处理系统设计
4.1 LabVIEW和虚拟仪器简介
4.2 数据采集处理程序设计流程
4.3 数据采集程序设计
4.4 锁相放大器程序设计
4.5 本章小结
5 仿真结果与实验数据处理
5.1 连续激光照射下探测器信号与仿真模型结果对比
5.2 周期激光照射下探测器信号输出
5.3 探测器信号与各主要参量的关系
5.4 系数标定实验
5.5 测温实验
5.6 实验结论
5.7 本章小结
结论
参考文献
攻读博士(硕士)学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于LabVIEW的锁相放大器的设计与测量[J]. 王力,施芸城,杨忠杰,杨旭方,苗晓莉. 物理实验. 2015(09)
[2]高速气流作用下激光加热金属平板数值模拟[J]. 张黎,李牧,谭福利,张永强,贺佳,赵剑衡. 强激光与粒子束. 2015(06)
[3]基于LabVIEW的数字相敏检波器实现[J]. 张家田,周超,严正国. 现代电子技术. 2012(16)
[4]连续激光辐照半导体材料的温度场[J]. 赵凤艳,张季,汪超. 长春大学学报. 2011(12)
[5]辐射测温技术综述[J]. 王文革. 宇航计测技术. 2005(04)
[6]一种利用激光并采用热电器件实现的实时测温系统[J]. 施德恒,黄国庆,刘玉芳,陈玉科,李继芳. 仪器仪表学报. 2004(03)
[7]辐射测温的发展现状与展望[J]. 戴景民. 自动化技术与应用. 2004(03)
[8]温度计量技术进展近况[J]. 张继培. 上海计量测试. 2002(01)
[9]辐射测温中环境辐射的影响[J]. 俞伦鹏,彭瑞欣. 宇航计测技术. 2001(02)
[10]利用激光并采用热释电探测器的实时测温系统的最优设计[J]. 施德恒,许启富,刘玉芳. 光学技术. 2001(02)
博士论文
[1]基于光谱识别的多光谱测温技术研究[D]. 张磊.哈尔滨工业大学 2016
硕士论文
[1]光谱发射率测量的样品加热新方法[D]. 李星.华北电力大学 2012
[2]基于比色原理的高温测量系统研究与实现[D]. 张培坤.中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所) 2011
[3]喷管羽流温度场测量系统的研制[D]. 潘卫东.哈尔滨工业大学 2008
本文编号：3210781
【文章来源】：中国运载火箭技术研究院北京市
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题背景及课题研究的目的与意义
1.2 经典辐射测温技术及其存在的主要问题
1.3 减小发射率影响的主要方法
1.4 激光吸收法辐射测温技术研究现状
1.4.1 德国PTB的研究方法[4]
1.4.2 法国国家科学研究院的研究方法[5,6]
1.4.3 英国NPL的研究方法[7-9]
1.5 本文主要研究内容及工作安排
2 激光吸收法辐射测温技术理论研究
2.1 热辐射基本定律
2.1.1 普朗克定律
2.1.2 维恩位移定律
2.1.3 基尔霍夫定律
2.2 连续激光模式测温原理
2.3 周期激光模式测温原理
2.3.1 单激光模式测温原理
2.3.2 双激光模式测温原理
2.4 本章小结
3 激光吸收法辐射测温技术实验系统设计
3.1 实验系统设计
3.2 锁相放大器
3.3 激光器
3.4 光电探测器
3.5 斩波器
3.6 其它光路元件
3.7 样品设计
3.8 本章小结
4 数据采集处理系统设计
4.1 LabVIEW和虚拟仪器简介
4.2 数据采集处理程序设计流程
4.3 数据采集程序设计
4.4 锁相放大器程序设计
4.5 本章小结
5 仿真结果与实验数据处理
5.1 连续激光照射下探测器信号与仿真模型结果对比
5.2 周期激光照射下探测器信号输出
5.3 探测器信号与各主要参量的关系
5.4 系数标定实验
5.5 测温实验
5.6 实验结论
5.7 本章小结
结论
参考文献
攻读博士(硕士)学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于LabVIEW的锁相放大器的设计与测量[J]. 王力,施芸城,杨忠杰,杨旭方,苗晓莉. 物理实验. 2015(09)
[2]高速气流作用下激光加热金属平板数值模拟[J]. 张黎,李牧,谭福利,张永强,贺佳,赵剑衡. 强激光与粒子束. 2015(06)
[3]基于LabVIEW的数字相敏检波器实现[J]. 张家田,周超,严正国. 现代电子技术. 2012(16)
[4]连续激光辐照半导体材料的温度场[J]. 赵凤艳,张季,汪超. 长春大学学报. 2011(12)
[5]辐射测温技术综述[J]. 王文革. 宇航计测技术. 2005(04)
[6]一种利用激光并采用热电器件实现的实时测温系统[J]. 施德恒,黄国庆,刘玉芳,陈玉科,李继芳. 仪器仪表学报. 2004(03)
[7]辐射测温的发展现状与展望[J]. 戴景民. 自动化技术与应用. 2004(03)
[8]温度计量技术进展近况[J]. 张继培. 上海计量测试. 2002(01)
[9]辐射测温中环境辐射的影响[J]. 俞伦鹏,彭瑞欣. 宇航计测技术. 2001(02)
[10]利用激光并采用热释电探测器的实时测温系统的最优设计[J]. 施德恒,许启富,刘玉芳. 光学技术. 2001(02)
博士论文
[1]基于光谱识别的多光谱测温技术研究[D]. 张磊.哈尔滨工业大学 2016
硕士论文
[1]光谱发射率测量的样品加热新方法[D]. 李星.华北电力大学 2012
[2]基于比色原理的高温测量系统研究与实现[D]. 张培坤.中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所) 2011
[3]喷管羽流温度场测量系统的研制[D]. 潘卫东.哈尔滨工业大学 2008
本文编号：3210781
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