【摘 要】
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涡轮盘是航空发动机内部关键部件,实时、稳定地监控其表面温度对涡轮盘性能评估及温度超标预警等方面具有重要意义。针对涡轮盘表面温度测量问题,传统测温方法往往采用表面焊接热电偶的接触式测温方式。然而,热电偶很容易因涡轮盘高速旋转而脱离其表面。这样不仅导致热电偶消耗量巨大,还会在测量过程中埋下严重安全隐患。非接触式红外测温技术的发展,为涡轮盘表面温度检测提供了新的技术支持。该测温技术可有效规避直接接触带来
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涡轮盘是航空发动机内部关键部件,实时、稳定地监控其表面温度对涡轮盘性能评估及温度超标预警等方面具有重要意义。针对涡轮盘表面温度测量问题,传统测温方法往往采用表面焊接热电偶的接触式测温方式。然而,热电偶很容易因涡轮盘高速旋转而脱离其表面。这样不仅导致热电偶消耗量巨大,还会在测量过程中埋下严重安全隐患。非接触式红外测温技术的发展,为涡轮盘表面温度检测提供了新的技术支持。该测温技术可有效规避直接接触带来的危害,故成为涡轮盘测温领域中的研究热点。与其他红外测温技术相比,双波段辐射测温技术更具有测量弱辐射信号的优势,也将是本文研究的重心。本文致力于研究准确测量涡轮盘表面温度的技术。结合黑体辐射相关理论以及发射率等概念,推导了双波段法测温原理。在对双波段法测量结果的处理上,设计了面向发射率比值模型的修正算法。此外,建立了引入角系数的红外辐射接收模型,通过模型分析了角系数对双波段法测温的影响。本文从实践角度出发,初步研制出双波段红外辐射测温系统。为减小大气对系统输出信号的影响,设计了大气透过率与辐射信号关系研究试验;为测试系统准直管对背景辐射的抑制性能,开展了斜入射背景辐射与输出信号关系试验研究;为进一步测试系统对实际涡轮盘表面的测温效果,本文通过搭建模拟试验台完成三种金属样板的测温试验,并将测量数据划分为训练集和测试集两部分。通过训练集得到发射率比值模型后,对测试集加以修正。在在线测温领域中,本文还结合一阶滞后滤波算法对测温过程出现的瞬时温度突变点加以抑制。最后结果表明,测试集平均绝对百分比误差低于2%,均方根误差低于10℃,验证了修正算法和滤波算法的有效性,为双波段红外在线测温领域提供技术支撑。
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