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第卷第期州燃烧科学与技

接触型光纤高温计的研究与应用
俞小莉严兆大胡文豪吴晓东
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江大学
摘要
本文介绍一种新型接触式光纤高温计。.及其相应的测试系统,这种高温计特别适用于
高温燃气温度测量文中坯提供一些实测结果这一研究成果从理论和实践上为动力工程中燃烧
过程温度的动态测试打。、良好基础/
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引言
温度与燃烧过程热效率,生成物及燃烧装置热负荷等的明显关系早为人们所熟知。对于
任何热力机械, 目前普遍开展的节能包括新能源的开发与应用与净化工作的关键均在于
准确把握燃烧过程的每一细节,包括其化学反应过程、传热传质过程、流动过程, 以及各种
异常燃烧现象的形成机理等,而这些过程的研究均与工质的温度信息密切相关。因此,虽然
温度测量本身并不是一个新的课题,但由于深入研寓的要,对温度测量方法不断提出更新
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俞小莉等:接触型光纤高温计的研究与应用
的要求,这种关系也越来越明显地展现在人们的面前。本文要描述一种用于燃烧火焰温度测
量的接触型光纤高温计的研究工作,并给出一些实际测量结果。
高温测量技术的回顾和现状
早在本世纪初,人们就开始把广泛用于一般温度测量的热电偶温度计试用于燃气温度的
测量, 由于其装置简单、成本低、操作方便、容易适应现场环境等优点, 至今在某些场合
如内燃机排气温度测量仍被较多的采用。但其在热惯性、热强度方面的缺陷,以及高温
下热物性的不稳定等因素限制了其在高温燃烧区的应用。三十年代出现的测量火焰温度的谱
线反转法是应用较早的一种非接触式光学测温法,并已有测量火花点火发动机主、副燃烧室
燃气温度的实际应用例子。利用物体热辐射特性的测温技术于年以军事目的开始研
究。此后,基于同样原理的二色法、吸收发光法、红外零线法、单色辐射强度法、红外法
等相继被用于火焰温度测量,其中除红外法从原理上可以测量温度分布外,其它各种方法
均只能测取沿光路的火焰综合温度。五十年代还发展了一种利用燃气中声速对温度依存
性的非接触式测温法,即声学法,但这种方法通常只适用于一些特定的场合。七十年代以来,
随着激光技术的迅速发展,其在气体温度测量方面的应用研究也很快展开。较早被开发的是
激光全息干涉法,这种方法作为温度分布的有力分析手段至今被较多的采用,但由于这种方
法的测温精度随被测温度的升高而下降,因此难以适用于高温绝对值的测定。应用激光技术
的另一类测温方法是基于光学散射现象的光谱法,如散射法、散射法、
法等,这类方法从理论原理上讲具有相当高的精度,但由于装置操作复杂以及对测量环境的
严格限制等原因,实际上难以实现理论上的精度,且装置成本昂贵,难以推广应用。值
得强调的是年代迅速发展起来的光纤传感技术,不仅为上述各类光学测温法注入了生命的
活力,同时也使其它种类的光纤温度传感器应运而生。其中美国博士年首先研制
成功的蓝宝石单晶光纤高温计为高温区的接触式测温开辟了一个新天地。这种传感器具有
传统热电偶温度计所不及的高温稳定性。对各种被测气体的广泛适应性,