实用氦气声学温度计初步研究

作     者：杨胜良 冯晓娟 林鸿 张金涛 任成 YANG Sheng-liang;FENG Xiao-juan;LIN Hong;ZHANG Jin-tao;REN Cheng

作者机构：中国计量科学研究院热工计量科学研究所北京100029 清华大学核能与新能源技术研究院北京100084 

基　　金：国家重点研发计划(2016YFF0200101) 国家自然科学基金(51476153) 国家科技重大专项课题(2019ZX06903023) 

出 版 物：《计量学报》 (Acta Metrologica Sinica)

年 卷 期：2020年第41卷第6期

页      码：633-639页

摘      要：对高温气冷堆堆芯温度的可靠测量是目前的技术难题之一。传统温度计依靠实验室标定的材料特性与温度的关系进行测温,然而,长期暴露在高温、高辐照环境中,其测温材料的性质会发生改变且得不到及时校准,温度传感器易发生漂移甚至失效。气体声学温度计通过测量单原子气体的声速可以直接获得热力学温度;由于气冷堆内氦气介质相对稳定,利用氦气声速获得温度具有较高的可靠性。针对实用氦气声学温度计开展了初步研究,基于圆柱声学共鸣法设计了实用声学温度计测试系统,采用声波导管声学传感器测量了488 K至806 K圆柱共鸣腔内氦气的声学共振频率,修正了热边界层和粘性边界层的影响;基于量子力学从头算得到的氦气声学维里状态方程,获得了热力学温度。对氦气共振频率的测量相对标准偏差小于0.07%,温度测量的信噪比可满足需求,声学温度计与热电偶测温结果差异小于1%。研究结果为未来持续开展极端环境下气体声学温度计的应用研究提供了支持。

主 题 词：计量学 热力学温度 声学温度计 高温气冷堆 氦气 

学科分类：08[工学] 080402[080402] 0804[工学-材料学] 

D　O　I：10.3969/j.issn.1000-1158.2020.06.01

馆 藏 号：203942211...