摘要
温度作为航空发动机研制中的核心参数，其上限直接决定了航空发动机的性能上限。作为航空发动机最重要的热端部件之一的涡轮叶片，更是极易在温度过高时产生断裂等风险，进而导致航空发动机工作产生异常。因此，对航空发动机涡轮叶片进行实时温度监测是十分有必要的。在航空发动机涡轮叶片的温度测量领域，辐射测温技术是最主流的测温技术，但由于我国起步较晚，在技术上与西方国家存在较大差距。辐射高温计根据其尺寸主要可以分为大型辐射高温计及小型辐射高温计两种，大型高温计测温精度相对更高且扩展功能更为丰富，小型高温计则在便携性方面有着独到的优势。本文将设计一套可用于机载的小型辐射高温计，能够实时监控涡轮叶片表面温度，为航空发动机涡轮叶片设计及监测提供数据支撑。 本文的主要工作如下： 1.为了在航空发动机内部高温环境进行光学信息采集，本文设计了一套辐射高温计探针。该探针主要由反射镜、探针外壳、光管、安装座、固定板、光电探测器及后盖组成，能够实现对涡轮叶片表面光学信息的实时采集并将其转化为电信号进行输出。同时搭建了一套探针测试平台，对辐射高温计探针进行了基本的功能测试，结果显示各功能均能满足要求。 2.为了能够对光电探测器输出的电信号进行处理并将处理得到的温度数据进行显示，本文设计了一套辐射高温计机箱。机箱主要由光电探测器放大模块、光电探测器致冷器供电模块、电源模块及数据采集与处理模块组成。对设计完成后的辐射高温计机箱进行了软件编程，其后将其与辐射高温计探针进行了连接并在测试平台上进行了功能测试，结果显示，高温计机箱能够完成既定的功能。 3.为了得到高温计内部的电压-温度函数，本文使用设计好的辐射高温计进行了电压采集实验，并将实验数据在软件上进行了数据拟合，将最终的拟合函数编程进辐射高温计机箱内部。最后，使用设计完成的小型辐射高温计进行了辐射测温实验并将其与大型辐射高温计进行了性能对比，结果显示小型辐射高温计具备一定的测温精度（测温误差1%以内），且与大型辐射高温计相比在便携性方面优势较为明显。
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