摘要：气冷涡轮叶片结构复杂,高温高速燃气与冷却气体的复合使得叶片的表面温度分布极不均匀.冷效试验是检验气冷涡轮叶片冷效设计优劣的主要方法,也为避免叶片超温提供基础的设计数据,冷效试验过程中涡轮叶片表面的真实温度测量成为关键.薄膜热电偶紧密贴附在被测物体表面,厚度仅为几微米,可以准确、快速地获取涡轮叶片的表面温度信息,是航空发动机高温测试领域急需的关键技术,然而我国至今尚未工程化应用.本文在前期单质型贵金属基薄膜热电偶研究基础上制备了Pt-Ir薄膜热电偶涡轮叶片试验件,标定结果表明薄膜热电偶具有优异的稳定性和测温精度.在高温高压流场环境下开展冷效试验,获得了冷效试验全流程温度数据,薄膜热电偶测温数据整体趋势与环境温度一致.薄膜热电偶测温数据表明,涡轮叶片的表面温度与极近空间内的温度存在明显差异,越靠近涡轮叶片表面温度越低.此外,靠近冷却气膜孔的位置温度较低,叶片尾缘位置温度较高,叶背中间位置的温度变化主要受高温高速燃气的温度影响,叶片尾缘位置的温度变化主要受高温高速燃气流量的影响.本文利用薄膜热电偶实现了冷效试验全过程涡轮叶片表面温度的准确获取,突破了地面试车台叶片冷效试验温度“测不准”或“测不到”的技术瓶颈,该项技术的工程应用将为涡轮叶片冷效正向设计优化、寿命预测、失效分析等提供关键数据支撑.

摘要：现代科学技术对各种场合下局域温度的准确测量提出了新的要求,极大地促进了温度传感器的发展。薄膜热电偶因具有无源、响应时间短、精确度高以及对测试环境几乎无影响等优点,在温度测量领域具有广阔的应用前景。对薄膜热电偶近年来的研究进展与热点进行了综述。首先简单介绍了以不同材料为基底时,薄膜热电偶的结构。然后分别介绍了应用于航空发动机热端部件高温测量的金属合金类、陶瓷类和复合类薄膜热电偶及其常用的电极材料。讨论了薄膜厚度、退火处理、电极薄膜类型、气氛和掺杂等工艺对薄膜热电偶热电势、Seebeck系数、耐高温能力和电极材料微观结构等方面的影响,将近年来的典型研究成果进行了汇总,并阐述了陶瓷类薄膜热电偶应用于航空发动机中温度监测的优势。此外,分析讨论了应用于局域二维温度场测量的阵列型薄膜热电偶的发展、结构优化设计、制备工艺研究与改进以及实际测温场合中的布局。最后,对薄膜热电偶在相关应用领域的研究和发展方向进行了展望。

摘要：以薄膜热电偶动态补偿设计为背景,应用离散小波分析方法对实验数据进行了预处理,提出了基于自适应线性神经网络的薄膜热电偶辨识方法,建立了传感器的动态模型,通过试验数据的交叉检验,证明所采用的方法能获得理想的辨识效果。

摘要：薄膜热电偶动态特性研究李付国，黄吕权，解亚军，水金诚（西北工业大学）０引言薄膜热电偶是一种比较先进的瞬态温度测量传感器，其热接点多为微米量级的薄膜。薄膜热电偶动态特性的好坏与其热接点材料和厚度密切相关，合理地设计，能使薄膜热电偶具有良好动态特性的同时...

摘要：针对用于瞬态高温测量薄膜热电偶的动态特性研究问题，本文提出了通过动态补偿来展宽其工作频带，以此来减小动态误差的方法。采用了一种脉冲激光法对薄膜热电偶进行了动态校准实验；利用基于沃尔什函数的建模方法建立了较好的薄膜热电偶动态模型；比一般的最小二乘法具有更高的拟合程度；通过对模型的极点和工作频带的分析，设计了动态补偿数字滤波器，改善薄膜热电偶的动态特性。

摘要：针对正常工况下的内燃机活塞表面温度变化迅速的情况,研制了一种便于安装的薄膜热电偶测温螺钉传感器。采用直流脉冲磁控溅射的方法将NiCr/NiSi热电偶薄膜直接溅射沉积在与内燃机活塞同种材料的测温螺钉的端部,热电偶薄膜和测温螺钉之间采用相同的磁控溅射方法制备Al2O3绝缘薄膜,采用自行研制的薄膜热电偶静、动态标定系统对所研制的测温螺钉进行标定,结果表明所研制的测温螺钉传感器在50～400℃范围内具有良好的线性和热稳定性,其塞贝克系数为41.9μV/K,最大线性误差不超过0.9%。热接点厚度仅为2μm,其响应时间为47.5μs。可以满足曲轴转速为1 800 r/min的内燃机活塞表面瞬态温度测试的需求,为内燃机结构的优化改进,新产品的开发提供了有力的保障,为新型传感器技术的进步做出了有益的尝试。

摘要：在GH5188高温合金异形件表面制备了铂铱薄膜热电偶,并将薄膜热电偶放置于焰流台,测试高温合金异形件表面的瞬态温度。经过高温高速焰流灼烧四个循环,总测试时长达到8700 s后,铂铱薄膜热电偶仍可以稳定获取温度数据。这次实验的成功,说明铂铱薄膜热电偶向工程化应用迈出了重要一步。项目团队瞄准薄膜热电偶工程化应用,研究了薄膜制备技术、界面调控、集成制备及信号与系统等内容,突破了13项关键技术,实现了铂铱薄膜热电偶的工程应用。该项实验的突破使得国内在叶片模拟服役条件下具备测温能力。

摘要：针对航空发动机涡轮叶片和燃烧室内壁等高温恶劣环境下对温度测量的迫切需求,提出了一种基于薄膜热电偶的高精度测温方法。采用磁控溅射法在SiC衬底上制备了NiCr/NiSi薄膜热电偶。完成了薄膜热电偶的设计与制备,并设计了一套高精度温度数据采集系统,主控芯片采用STM32,数据采集芯片采用16位高精度芯片ADS1118,实现了对高温恶劣环境下温度数据的实时采集。结果表明:设计制备的NiCr/NiSi薄膜热电偶能够实现-40~1000℃温度区间稳定测温,高精度测温系统与标准温度测量系统相比误差优于±0.4%,为高温恶劣环境下温度测量提供了有效且可靠的解决方法。

摘要：提出了一种基于薄膜热电偶传感器的高速切削动态温度监测新方法。采用磁控溅射、光刻技术、PECVD等方法在立方氮化硼(PCBN)高速切削车刀前刀面上沉积多层薄膜,制备NiCr/NiSi薄膜热电偶传感器。详细阐述了薄膜温度传感器的制备过程,设计了高速切削温度和切削力的数据采集与监测系统。以高速数据采集卡PCI-9118为硬件,结合Tchart控件,采用VC++编制简洁友好的人机界面来实现对高速切削温度和切削力数据的实时采集、显示与分析。试验表明,设计的数据采集和监测系统使用方便、灵活、可靠。

摘要：为了解决现有丝状热电偶温度数据采集系统的采样频率和传输速率低、传输方式不灵活、不适用于薄膜热电偶的问题,文中设计了一种采用WiFi无线网络作为数据传输方法、提高采样速率并引入非线性补偿方法的K型薄膜热电偶无线温度采集系统。实验结果表明,该系统能够在0~650℃的量程内对K型薄膜热电偶进行瞬态温度测量,最大采样率为100 kHz,温度分辨力为0.16℃,非线性补偿后的测量精度达到0.2级。幅频特性测试结果表明,该系统可对最高频率分量为25 kHz的瞬态温度信号进行测量。