基于红外检测技术的旋转轮盘的温度测量

　　1　引　言

　　随着科学技术的不断发展,红外测温技术已广泛应用于各行业,如钢铁工业、玻璃工业、建材、金属加工、铸造、炉窑和设备诊断等,红外测温仪的最佳设计和新发展为用户提供了各种功能和更多的用途,扩大了选择余地。随着航空事业的发展,发动机各方面的性能不断提高,对试验准确度的要求越来越高[1]。在轮盘旋转试验中,由于轮盘高速旋转,致使热电偶在离心力的作用下被甩断,所以在试验中不能全过程的监测轮盘的温度,只能测到静态的温度,使得实验结果不能确切的反应试验情况,试验的可靠性和可信度降低[2]。在这样的情况下,对轮盘旋转试验器测温系统进行改进,利用红外测温仪对轮盘温度进行非接触测量,实现了轮盘在高速旋转状态下的温度测量,提高了试验的可靠性和可信度,并通过试验证明了红外测温技术在轮盘旋转试验中的应用是成功的。

　　2　红外测温原理及方法

　　2.1　红外测温原理

　　一直以来,温度始终是测量领域最常用和重要的物理参数之一,而在某些情况下,由于受条件限制,不能通过各种测温感头进行直接测量[3]。基于普朗克和玻尔兹曼辐射定律的原理,非接触红外测温仪通过吸收物体表面向外辐射的红外能量来测定物体表面的温度,红外探头将检测到的红外能量转化为电信号,再经过电路运算处理,最终转换成线性的温度信号值,以便实现进一步的信号处理及控制,红外测温仪工作原理如图1所示。

　　2.2　红外测温方法

　　真空箱结构及轮盘安装示意图如图2所示。轮盘安装在一个密闭的真空箱体内,在加温状态下,真空箱内环境温度达到300℃左右,如果在箱体内安装红外测温仪需加热保护套,而真空箱内空间较小,不可能安装热保护套。由于测温金属和测量玻璃对红外线的波长要求不一样,测温金属的红外线的波长可穿透一些特种玻璃而对温度测量无影响,所以将红外测温仪安装在真空箱盖外面,通过安装在真空箱盖上的特制专用玻璃来测量轮盘的温度,并对加热电炉进行特殊的结构设计以便红外探头能检测到被测物体上的红外能量[4]。

　　3　红外测温仪型号的选取

　　从实际应用要求来看,既要解决压气机盘温度范围50~300℃的低温测量,又要解决涡轮盘叶温度范围350~1000℃的高温测量,并满足轮缘、轮心的温度测定,同时需考虑各种盘叶材料对测量精度的影响。通过对各参数进行比较,从测温范围、红外波长范围和距离系数等因素考虑,选取了德国MB35型红外测温仪,2台测温范围分别在50~ 700℃和100 ~ 1000℃。这样,既可以解决压气机盘低温的测量,又可以解决涡轮盘叶高温的测量。