基于光纤光栅组合的高速动态总温测量系统与方法技术方案

本发明专利技术公开基于光纤光栅组合的高速动态总温测量系统与方法，系统包括光纤光栅高频响应总温探针、光纤光栅高速解调系统和上位机；方法步骤为：1)高速气流在光纤光栅高频响应总温探针的端头滞止，将热量传递给光纤光栅I、光纤光栅II，从而生成携带温度信息的光纤光栅光谱信号I、光纤光栅光谱信号II；2)所述光纤光栅高速解调系统将携带温度信息的光纤光栅光谱信号I、光纤光栅光谱信号II转换为携带温度信息的电信号I、电信号II，并传输至上位机；3)所述上位机对携带温度信息的电信号I、电信号II进行温度解算，得到气流总温。本发明专利技术提出一种动态气流总温的测量系统，该系统的传输信号为光信号不受电磁干扰，测量结果稳定性更好。测量结果稳定性更好。测量结果稳定性更好。

【技术实现步骤摘要】
基于光纤光栅组合的高速动态总温测量系统与方法


[0001]本专利技术涉及流场总温测试
，具体是基于光纤光栅组合的高速动态总温测量系统与方法。

技术介绍

[0002]在航空航天领域，瞬态机理的研究是必不可少的，如在航空发动机启动、加速和失效的过程中，尤其是在涡轮轴突发性失效时，其瞬变时间量级可以达到毫秒级。掌握发动机的瞬态演化机理对于先进发动机的设计和保障飞行器的安全具有重要作用。
[0003]流体温度是瞬态演化机理关注的重要指标之一，其稳态测试已日趋成熟，而瞬态测试一直是个难题。当被测气流温度快速变化时,为实时准确测量气流温度,就需要温度传感器能快速地响应。实际上温度传感器都存在热惯性，不能立刻反映气流温度的变化。
[0004]热电偶是流体温度测试中常用的温度传感器，具有结构简单、测量准确度高、可靠性强的特点。热电偶在测量稳态温度时，测量结果精确，但是在测量瞬态温度时，由于有热惯性，其测量结果滞后于流体温度变化。目前的快响应热电偶有两种类型——细丝热电偶和组合热电偶。对于偶丝直径为0.08mm左右的细丝热电偶响应时间最快可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于光纤光栅组合的高速动态总温测量系统，其特征在于：包括光纤光栅高频响应总温探针(1)、所述光纤光栅高速解调系统(2)和上位机(3)。所述光纤光栅高频响应总温探针(1)包括光纤光栅I(101)、光纤光栅II(102)、传输光纤I(103)、传输光纤II(104)；所述光纤光栅I(101)、光纤光栅II(102)监测气流温度信息，并分别通过传输光纤I(103)、传输光纤II(104)将携带温度信息的光纤光栅光谱信号I、光纤光栅光谱信号II传输至光纤光栅高速解调系统(2)；所述光纤光栅高速解调系统(2)将携带温度信息的光纤光栅光谱信号I、光纤光栅光谱信号II转换为携带温度信息的电信号I、电信号II，并传输至上位机(3)；所述上位机(3)对携带温度信息的电信号I、电信号II进行温度解算，得到气流总温。2.根据权利要求1所述的基于光纤光栅组合的高速动态总温测量系统，其特征在于，所述光纤光栅高频响应总温探针(1)还包括双孔支撑管(105)；所述传输光纤I(103)的端头刻写有光纤光栅I(101)；所述传输光纤I(103)刻写有光纤光栅I(101)的一端插入双孔支撑管(105)的一个孔内；所述传输光纤I(103)和传输光纤II(104)材料相同、直径不同；所述传输光纤II(104)的端头刻写有光纤光栅II(102)；所述传输光纤II(104)刻写有光纤光栅II(102)的一端插入双孔支撑管(105)的另一个孔内。所述双孔支撑管(105)的一个孔内放置传输光纤I(103)的，另一个孔内放置传输光纤II(104)。3.根据权利要求2所述的基于光纤光栅组合的高速动态总温测量系统，其特征在于，所述光纤光栅高频响应总温探针(1)还包括高温胶(106)；所述高温胶(106)填充在双孔支撑管(105)与传输光纤I(103)、传输光纤II(104)之间；所述高温胶在双孔支撑管(105)的一个端头形成高温胶珠(107)。4.根据权利要求1所述的基于光纤光栅组合的高速动态总温测量系统，其特征在于，所述传输光纤I(103)、传输光纤II(104)包括但不限于单模光纤。5.根据权利要求1所述的基于光纤光栅组合的高速动态总温测量系统，其特征在于，所述光纤光栅高速解调系统具有多个信号通道，从而实现若干路光纤光栅光谱信号的高速并行处理。6.根据权利要求1所述的基于光纤光栅组合的高速动态总温测量系统，其特征在于，所述上位机(4)用于控制光纤光栅高速解调系统(3)的运行。7.根据权利要求1所述的基于光纤光栅组合的高速动态总温测量系统，其特征在于，所述光纤光栅高频响应总温探针(1)的制作步骤如下所示：1)在传输光纤I(103)的端头刻写光纤光栅I(101)；在传输光纤II(104)的端头刻写光纤光栅II(102)；2)在精密位移台上确定双孔支撑管(105)、传输光纤I(103)和传输光纤II(104)的相对位置并做好标记。3)在传输光纤I(103)和传输光纤II(104)标记处涂抹高温胶；
4)将传输光纤I(103)上刻写光纤光栅I(101)的一端插入双孔支撑管的一个孔内，将传输光纤II(104)上刻写光纤光栅II(102)的一端插入双孔支撑管的另一个孔内；5)用高温炉固化高温胶，从而在双孔支撑管(105)的一个端头形成高温胶珠(107)。8.根据权利要求1所述的基于光纤光栅组合的高速动态总温测量系统，其特征在于，气流总温t
∞
(τ)满足下式：式中，V1、V2分别表示光纤光栅I(101)与气流对流换热部分的体积、光纤光栅II(102)与气流对...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘显明，昌小小，雷小华，章鹏，任怡霖，许亨艺，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：