圖1 熱試驗(yàn)系統(tǒng)框圖

結(jié)構(gòu)熱試驗(yàn)中，溫度是代表結(jié)構(gòu)熱響應(yīng)的基本參數(shù)，以儀器艙熱環(huán)境試驗(yàn)為例，艙內(nèi)溫度測量數(shù)據(jù)是評價(jià)儀器艙防隔熱設(shè)計(jì)優(yōu)劣的依據(jù)。在按溫度程序控制的熱試驗(yàn)中，試驗(yàn)件表面溫度是參與過程控制的閉路系統(tǒng)反饋信息，同時(shí)也是總體防隔熱設(shè)計(jì)及其優(yōu)化的依據(jù)。

3、紅外點(diǎn)溫儀波長選擇

紅外點(diǎn)溫儀根據(jù)波長分為短波、中波和長波三種不同的類型，波長范圍分別為0.7～2μm，3～5μm， 8～14μm。波長越小，測溫越高。由于長波的紅外點(diǎn)溫儀測溫范圍為﹣40～800℃，不能測量1000℃以上的高溫，所以不選擇長波紅外點(diǎn)溫儀。

由于石英燈加熱器的紅外波長范圍為1～4μm，如果采用短波紅外點(diǎn)溫儀，會引入有很大的干擾，甚至測不到數(shù)據(jù)。

基于以上的分析，選用中波型紅外點(diǎn)溫儀，具體參數(shù)為:測溫范圍為250～1650℃，光學(xué)分辨率70:1，光譜響應(yīng)5μm，響應(yīng)時(shí)間60ms。

4、試驗(yàn)驗(yàn)證

為了驗(yàn)證紅外點(diǎn)溫儀在熱輻射環(huán)境下測溫的適用性，進(jìn)行了純熱試驗(yàn)，試驗(yàn)系統(tǒng)如圖2所示。

在一塊100mm×100mm的陶瓷小板中間位置，粘接兩個(gè)熱電偶傳感器，測點(diǎn)編號為T1、T2，同時(shí)，紅外點(diǎn)溫儀也測量此處的溫度，測點(diǎn)編號為TDW。熱試驗(yàn)的加熱系統(tǒng)由石英燈加熱器、電功率調(diào)節(jié)裝置、測量熱量的傳感器、控制用計(jì)算機(jī)等部分組成，與試驗(yàn)對象一起，構(gòu)成閉路控制系統(tǒng)。加熱過程中，通過傳感器實(shí)時(shí)采集試件表面吸收的熱流密度或溫度數(shù)據(jù)，與相應(yīng)時(shí)刻的程序給定值進(jìn)行比較、運(yùn)算，得到的偏差量經(jīng)“數(shù)——模”變換后，輸給電功率調(diào)節(jié)裝置，調(diào)節(jié)石英燈兩端的電壓，實(shí)現(xiàn)加熱自動控制。

圖2 試驗(yàn)系統(tǒng)示意圖

小板試件表面涂覆一層黑度系數(shù)（發(fā)射率）大的吸熱涂層，這樣既有利于提高表面發(fā)射率又提高了加熱效率。采用紅外測溫儀和熱電偶可以在試驗(yàn)室的條件下相對準(zhǔn)確的測出物體的發(fā)射率：即在物體表面布置熱電偶采用熱電偶和紅外測溫儀兩種方法測量溫度，通過修改設(shè)置紅外測溫儀的發(fā)射率值使得兩者一致，此時(shí)的發(fā)射率即為被測物體表面在該溫度下的發(fā)射率。

為了驗(yàn)證發(fā)射率對測量精度的影響，同時(shí)也為了測出發(fā)射率的大致走向，在試驗(yàn)中，手動改變了發(fā)射率的值，20～500℃，陶瓷小板的發(fā)射率設(shè)定為0.98，隨著溫度的升高，發(fā)射率降低，500～800℃設(shè)定為0.80，為了和熱電偶比較，溫度最高控制為800℃。試驗(yàn)獲得的溫度測量曲線如圖3所示。