近年來(lái)，隨著新型飛行器飛行馬赫數(shù)的提高、機(jī)動(dòng)性的增強(qiáng)，飛行器結(jié)構(gòu)所承受的熱、力載荷越來(lái)越嚴(yán)酷，對(duì)地面靜、熱強(qiáng)度試驗(yàn)提出了更高的要求，相應(yīng)的，高溫環(huán)境下溫度的測(cè)試技術(shù)需要有長(zhǎng)足的發(fā)展才能滿(mǎn)足飛行器熱強(qiáng)度考核的要求，而傳統(tǒng)的熱電偶接觸式的測(cè)溫方法已不能滿(mǎn)足高溫發(fā)展的需要，函需解決此問(wèn)題。

紅外測(cè)溫也叫輻射測(cè)溫，它是利用物體熱輻射來(lái)快速、有效測(cè)量物體表面溫度，是目前應(yīng)用較為廣泛的非接觸測(cè)溫技術(shù)，解決了許多常規(guī)測(cè)溫方法不能解決的測(cè)溫難題。本文將紅外點(diǎn)溫儀應(yīng)用于熱試驗(yàn)的測(cè)量和控制，解決了傳統(tǒng)接觸式熱電偶溫度測(cè)量和控制難題。

1、紅外點(diǎn)溫儀的工作原理

紅外測(cè)溫技術(shù)的原理是基于自然界中一切溫度高于絕對(duì)零度的物體，每時(shí)每刻都輻射出紅外線(xiàn)，同時(shí)這種紅外線(xiàn)輻射都載有物體的特征信息，這就為利用紅外技術(shù)判別各種被測(cè)目標(biāo)的溫度高低和熱分布場(chǎng)提供了客觀(guān)基礎(chǔ)。物體表現(xiàn)熱力學(xué)溫度的變化，使物體發(fā)熱功率發(fā)生相應(yīng)變化，其產(chǎn)生的熱量在發(fā)出紅外輻射的同時(shí)，還在周?chē)纬梢欢ǖ谋砻鏈囟确植紙?chǎng)。這種溫度分布場(chǎng)取決于材料的熱物理性，也就是物體內(nèi)部的熱擴(kuò)散和物體表面溫度與外界溫度的熱交換。

紅外點(diǎn)溫儀由光學(xué)系統(tǒng)、光電探測(cè)器、信號(hào)放大器及信號(hào)處理、顯示輸出等部分組成。光學(xué)系統(tǒng)匯集其視場(chǎng)內(nèi)的目標(biāo)紅外輻射能量，視場(chǎng)的大小由點(diǎn)溫儀的光學(xué)零件以及位置決定。紅外能量聚焦在光電探測(cè)儀上并轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的電信號(hào)。該信號(hào)經(jīng)過(guò)放大器和信號(hào)處理電路按照儀器內(nèi)部的算法計(jì)算和目標(biāo)發(fā)射率校正后轉(zhuǎn)變?yōu)楸粶y(cè)目標(biāo)的溫度值。除此之外，還應(yīng)考慮目標(biāo)和點(diǎn)溫儀所在的環(huán)境條件，如溫度、氣氛、污染和干擾等因素對(duì)性能指標(biāo)的影響及修正方法。

一切溫度高于絕對(duì)零度的物體都在不停地向周?chē)l(fā)出紅外輻射能量。物體的紅外輻射能量的大小及其按波長(zhǎng)的分布與它的表面溫度有著十分密切的關(guān)系。因此，通過(guò)對(duì)物體自身輻射的紅外能量的測(cè)量，便能準(zhǔn)確地測(cè)定它的表面溫度，這就是紅外輻射測(cè)溫所依據(jù)的客觀(guān)基礎(chǔ)。

紅外點(diǎn)溫儀用來(lái)測(cè)量物體表面溫度，測(cè)溫儀的光學(xué)元件發(fā)射的、反射的以及透過(guò)的能量會(huì)聚到探測(cè)器上，點(diǎn)溫儀的電子元件將此信息轉(zhuǎn)換成溫度讀數(shù)并顯示在點(diǎn)溫儀的顯示面板上。紅外點(diǎn)溫儀顯示的溫度常稱(chēng)為目標(biāo)的亮度溫度，與物體真實(shí)溫度有些差別，因?yàn)槲矬w發(fā)射率對(duì)輻射測(cè)溫有一定的影響，自然界中存在的實(shí)際物體，幾乎都不是黑體。所有實(shí)際物體的輻射量除依賴(lài)于輻射波長(zhǎng)及物體的溫度之外，還與構(gòu)成物體的材料種類(lèi)、制備方法、熱過(guò)程以及表面狀態(tài)和環(huán)境條件等因素有關(guān)。因此，為使黑體輻射定律適用于所有實(shí)際物體，必須引入一個(gè)與材料性質(zhì)及表面狀態(tài)有關(guān)的比例系數(shù)，即發(fā)射率。該系數(shù)表示實(shí)際物體的熱輻射與黑體輻射的接近程度，其值在0到1之間。根據(jù)輻射定律，只要知道了材料的發(fā)射率，就知道了任何物體的紅外輻射特性。

2、熱結(jié)構(gòu)試驗(yàn)介紹

熱試驗(yàn)系統(tǒng)如圖1所示。